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Verfahren zum Blankglühen von Metall-Bandrollen in Haubenöfen und
Anlage zu seiner Durchführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blankglühen
von locker gewickelten Metall-Bandrollen in Haubenöfen mit Wärmerückgewinnung, bei
welchem für den Umlauf eines Schutzgases zwischen den offenen Windungen der Rollen
Ofenkammern wenigstens eines getrennt liegenden Ofenpaares durch Verbindungsleitungen
miteinander verbunden sind, wodurch nach dem Glühen das die in der Glühkammer befindlichen
Bandrollen durchströmende und infolgedessen erhitzte Schutzgas seine Wärme an die-
in der anderen Kammer befindlichen kalten Bandrollen abgeben kann, woraufhin es
abgekühlt in geschlossenem Kreislauf der Glühkammer wieder zugeleitet wird, bis
zwischen den beiden Kammern ein Temperaturausgleich erzielt ist.
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Gleichzeitig betrifft die Erfindung aber auch eine Anlage zur Durchführung
eines derartigen Verfahrens.
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Anlagen für eine derartige Wärmerückgewinnung sind bereits in verschiedenen
Ausführungen bekannt. So ist bereits vorgeschlagen worden, eine Glühofenanlage mit
Drehherd zum Glühen von Bandrollen, Drahtringen u. dgl. unter einer heb- und senkbaren
Haube mit Kammern zum Vorwärmen, Glühen und Abkühlen des Gutes in der Weise aufzubauen,
daß eine ein- oder mehrteilige, einen Teil des Drehherdes zum Beschicken und Entleeren
der Anlage frei lassende Haube vorgesehen ist, in welcher zwecks `'Wärmeaustausch
miteinander verbundene Vorwärm-und Abkühlkammern angeordnet sind.
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In einer Weiterentwicklung wurde dann vorgeschlagen, zwischen der
Heizkammer und einer benachbarten Vorwärmkammer eine Verbindung herzustellen und
durch Absaugen der heißen Gase aus der Heizkammer und Einblasen in die Vorwärmkammer
eine kalte Charge vorzuwärmen. Aus der Vorwärmkammer wird dabei das Gas wieder der
Heizkammer zugeblasen, bis ein Temperaturausgleich erzielt ist.
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Außerdem wurde ein Haubenglü hofen mit Wärmerückgewinnung bekannt,
bei welchem allerdings nicht der Unterbau drehbar ausgebildet ist, sondern bei welchem
eine Glühhaube mit mehreren Kammern als Ganzes über einem feststehenden Unterbau
mit mehreren Glühplätzen verdrehbar ist. Auch bei dieser Anlage strömt jedoch das
die Abkühlkammer durchsprühende Gas in seiner Gesamtheit durch die Vorwärmkammer.
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Der Wärmeaustausch zwischen dem aus der Abkühlkammer auf die Unterkante
der in der Vorwärmkammer befindlichen kalten Bandrolle auftreffenden heißen Gas
und diesem kalten Metall sowie zwischen dem in umgekehrter Richtung strömenden abgekühlten
Gas und der Oberkante der in der Abkühlkammer befindlichen heißen Rolle ist hierbei
jedoch so kräftig, daß die Qualität des Glühgutes sehr beeinträchtigt wird.
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Bei einer anderen Anlage wird diese Qualitätsminderung etwas gemildert
dadurch, daß auf einem feststehenden Unterbau in Tandemanordnung aufgebaute Doppelkammern
vorgesehen sind, die nacheinander von einem Behandlungs- oder Schutzgas durchströmt
werden. Das in der ersten Kammer teilweise verbrauchte Gas wird der zweiten Kammer
zugeleitet, in welcher gleichfalls ein Gas in Umlauf ist, bevor es diese Kammer
verläßt. Hierbei kommt jedoch das Frischgas aus einer Gaserzeugungsanlage und wird,
wenn es erschöpft ist, abgeblasen. Die Herstellung, Verarbeitung und der Verlust
eines derartigen Gases ist jedoch im Fall einer einfachen Wärmerückgewinnung nicht
vertretbar.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren
der eingangs beschriebenen Art sowie eine Anlage zu dessen Durchführung zu schaffen,
bei denen die vorgenannten Nachteile ausgeschaltet sind. Mit andern Worten, es handelt
sich darum, die Wirkung eines zu starken Wärmeaustauschs, welche sehr hohe Temperaturunterschiede
zur Folge haben und daher sich auf die Qualität des Behandlungsgutes schädlich auswirken
würden, zu
beheben und dennoch eine wirkungsvolle Wärmerückgewinnung
zu erzielen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das in den Verbindungsleitungen
zwischen den Ofenkammern umlaufende Gas nur aus einer Teilentnahme einer begrenzten
Menge der Atmosphäre der Ofenkammern gebildet wird und daß die Restatmosphäre gleichzeitig
in jeder der Kammern umgewälzt wird.
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Während es also bisher allgemein üblich war, bei einem geschlossenen
Kreislauf des Gases die Gesamtheit des heißen Gases auf das kalte Behandlungsgut
zu leiten und das dadurch abgekühlte Gas in seiner Gesamtheit in die heiße Kammer
zurückzuleiten, wodurch sich zwangsweise Wärmespannungen im Behandlungsgut in beiden
Kammern ergaben, erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der erfindungsgemäßen
Anlage durch die begrenzte Teilentnahme von Gas aus den Kammern bei gleichzeitiger
Durchwirbelung der Kammeratmosphäre eine wesentlich gleichmäßigere Erwärmung der
Vorwärmkammer bzw. Abkühlung der Kühlkammer. Eine Qualitätsminderung des Behandlungsgutes
kann daher trotz guter Wärmerückgewinnung nicht eintreten.
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Verstärkt wird die Wirkung noch dadurch, daß während einer Behandlungsphase
das Behandlungsgas wenigstens einer zeitweise von den anderen Kammern abgeschalteten
Kammer durch einen Wärmetauscher geleitet wird.
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Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet
sich dadurch aus, daß in jeder Kammer Sammelleitungen mit verengten kalibrierten
Öffnungen zum Einblasen bzw. zur Entnahme des Behandlungsgases innerhalb der Kammer
angeordnet sind, wobei diese Öffnungen dicht neben einem in geschlossenem Kreislauf
von dem Behandlungsgas unter der Einwirkung von Ventilatoren durchströmten Raum
liegen.
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Hierbei können diese Ventilatoren als umschaltbarer Schraubenlüfter
mit wenigstens einem Paar gegenläufiger Schrauben ausgebildet sein. Außerdem können
die die Kammern miteinander verbindenden Leitungen einen Zentrifugalventilator aufweisen.
Zum Schutz dieses Zentrifugalventilators gegen überhitzung kann er mit seiner Saugseite
derart an einen in den Verbindungsleitungen der Kammern eingeschalteten Verteiler
angeschlossen sein, daß er nur verhältnismäßig kühle Gase ansaugt. Dieser Verteiler
ist über verschiedene Absperrorgane je nach Erfordernis an verschiedene Verbindungsleitungen
anschließbar, wobei außerdem ein Wärmetauscher im Gaskreislauf vorgesehen ist, welcher
über spezielle Schieber ein-und abschaltbar ist.
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?Fachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand
der Figuren im einzelnen erläutert; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen
Haubenofen einer erfindungsgemäßen Anlage, F i g. 2 einen Schnitt durch F i g. 1
längs der Linie I1-11, F i g. 3 bis die verschiedenen Verbindungen zwischen den
Ofenkammern, dem Zentrifugalventilator für den Kreislauf und dem Wärmetauscher bei
den abwechselnden Wärmerückgewinnungsphasen.
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Der in F i g. 1 im Schnitt dargestellte Haubenofen ist lediglich als
Beispiel anzusehen, da sich die nachstehende Beschreibung auf alle Öfen bezieht,
in denen locker gewickelte Bandrollen geglüht werden können. Wie F i g. 1 zeigt,
enthält ein derartiger Ofen eine Tragplatte 1 aus strahlenförmig angeordneten Rippen,
die in der Mitte eine kreisrunde Öffnung frei lassen, welche einen nach unten weisenden,
einen Mantel 30 bildenden Rand besitzt, während der Außenrand der Tragplatte 1 nach
unten schräg einwärts gebogen ist und die Tragplatte auf einer Isoliersohle 2 abstützt,
die auf einer von Säulen 3 gestützten Plattform 4 aufliegt. über der Tragplatte
ist eine Ausmauerung 5 aus feuerfestem Material vorgesehen, welche von einem Teil
6 einer Dichtung umgeben wird, deren anderer Teil an dem Rand 7 einer Glühhaube
8 vorgesehen ist.
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über der Glühhaube befindet sich eine einen Rückstrahler bildende
Heizglocke 9, welche in ihrem Mantel auf das Gewölbe 11 gerichtete Brenner 10 enthält
und eine untere Öffnung 12 für die Abgase aufweist, welche mit einem Wärmetauscher
13 in Verbindung steht, dessen Rohrbündel 14 von dem Sauerstoffträger und
dem Brennstoff zur Speisung der Brenner 10 durchströmt wird.
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Am Rand der Tragplatte 1 ist unter derselben ein innen durch den stützenden,
schräg einwärts geneigten Außenrand 16 und außen durch eine von der Plattenaußenkante
senkrecht abwärts verlaufende Ringwand begrenzter Ringkanal 15 vorgesehen,
wobei in seiner Innenwandung 16 jeweils unterhalb des Zwischenraumes zwischen den
Rippen der Tragplatte kalibrierte Öffnungen 17 angeordnet sind. Diesen Ringkanal
15 umgibt ein zweiter Ringkanal 19, welcher außen von der Ausmauerung
5 begrenzt ist und dessen obere Abschlußwandung in einer Ebene mit der Tragpalte
1 liegt und gleichmäßig verteilte kalibrierte Öffnungen 20 aufweist, die zwischen
der äußersten Windung der Bandrolle 18 auf der Tragplatte 1 und der Ausmauerung
5 in die Kammer münden. Der Querschnitt dieses äußeren Ringkanals 19 ist etwa rechteckig.
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Der Ringkanal 15 ist durch den Ringkanal 19 hindurch über einen radialen
Kanal 21, ein Ventil 22 mit anhebbarem Verschlußkörper und einer Dichtung mit dem
lotrechten Schenkel 23 einer Verbindungsleitung 24 verbunden. Ebenso ist der Ringkanal
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über einen radialen Kanal 25, ein entsprechendes Ventil 26 mit Verschlußkörper
mit dem lotrechten Schenkel 27 einer Verbindungsleitung 28 verbunden.
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Der Innenrand der Tragplatte 1 bildet unter dem hohlen Innenraum 29
der Rolle 18 einen Mantel 30, welcher in einiger Entfernung die Enden der Flügel
31 und 32 von zwei gegenläufigen Schrauben umgibt, welche durch in einem gas- und
luftdichten Gehäuse 34 angeordnete konzentrische Wellen 33 angetrieben werden. Durch
Riemen von einem oder mehreren nicht dargestellten umsteuerbaren Motoren aus über
Riemenscheiben 35 und 36 werden die beiden Schrauben angetrieben.
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Zwischen den Rippen der Tragplatte 1 sind außerdem am Umfang
abgestufte Schaufeln 37 angeordnet, welche die der Sohle 2 folgenden Gasströme
in eine lotrechte, zu den geradlinigen Mantellinien der Windungen der Rolle 18 parallele
Richtung umlenken.
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Eine derartige Anlage enthält wenigstens ein Paar von in gleicher
Weise ausgebildeten Kammern.
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Wie aus F i g. 3 hervorgeht, gehören zu einer Ofenkammer A der obigen
Bauart zwei mit Verschlußkörpern versehene Ventile 22a und 26a, von denen das eine
mit der Leitung 24 und das andere mit der
Leitung 28 in Verbindung
steht, welche zu gleichen Ventilen 22b und 26b einer Kammer B in gleicher Bauart
führen.
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Die Leitung 24 ist durch eine mit einem Absperrorgan 39 versehene
Anzapfung 38 mit einem Wärmetauscher 40 verbunden.
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In die Leitung 28 ist eine Umschaltklappe 41 eingeschaltet, welche
eine zu einem Vierwegehahn 43 führende Nebenleitung 42 unter Schließung der Leitung
28 öffnen oder unter Öffnung dieser Leitung schließen kann.
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Eine weitere Anschlußleitung 44 dieses Verteilers 43 führt
zu einem Wärmetauscher 40 und enthält ein Absperrorgan 45.
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Eine andere Anschlußleitung 46 führt zu der Saugöffnung eines von
einem Motor 48 angetriebenen Zentrifugalventilators 47, und die vierte Anschlußleitung
49 verbindet den Vierwegehahn oder Verteiler 43 mit der Leitung 28 zwischen dem
Ventil 26 b und einer Umschaltklappe 50, welche an der Leitung 28 in der Nähe der
Anzapfung 51 vorgesehen ist, welche die Leitung 28 mit der Förderseite des Ventilators
47 verbindet. Die Klappe 50 kann die Förderung des Ventilators 47 entweder
auf das Ventil 26a oder auf das Ventil 26b schalten.
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Die obige Anlage arbeitet folgendermaßen: Wenn sich die Schrauben
31 und 32 drehen, können sie die Gase durch den Schacht 29 ansaugen und durch die
Windungen der Rolle 18 fördern. Für den entgegengesetzten Drehsinn erfolgt die Förderung
durch den Schacht und die Ansaugung zwischen den Windungen. Die innere Rückführung
kann daher umgeschaltet werden, wodurch gleichmäßige Temperaturen insbesondere an
den oberen und unteren Kanten der Rollen erzielt werden können.
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Die Öffnungen 1.7 und 20 der Ringkanäle 15 und 19 ermöglichen den
Gasumlauf bei beliebiger Strömungsrichtung desselben entweder als Ansaugstrom oder
als Einblasstrom durchzuführen, wobei die vom inneren Umlauf herrührende Strömung
und die von dem äußeren Ventilator kommende Strömung an dem Eingang der Rolle 18
in praktisch parallelen Richtungen und gleichsinnig ankommen.
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Die Wahl der Schraubenart für den Rückführungsventilator mit gegenläufigen
Schrauben 31, 32 hängt sowohl von mechanischen wie von aerodynamischen Gesichtspunkten
zur Erzielung des gewünschten Umlaufs innerhalb der Kammer ab.
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In F i g. 3 sind die Ventile 22 a, 22 b und 26 a, 26 b geöffnet, und
der Vierwegehahn 43 ist so eingestellt, daß eine Verbindung zwischen der Nebenleitung
42 und der Einlaßöffnung des Ventilators 47 hergestellt ist. Die Absperrorgane 39
und 45 schließen den Wärmetauscher 40 ab. Ebenso schließen die Klappen 41
und 50 den zwischen ihnen liegenden Abschnitt der Leitung 28 ab. Eine in die Kammer
A gebrachte vorzuwärmende kalte Rolle 18 wird durch eine in die Kammer B gebrachte
heiße Spule vorgewärmt. Der Ventilator 47 arbeitet mit einem solchen Druck, daß
er trotz der Wirkung der einen Rückstrom in diesen Kammern erzeugenden Schraubenventilatoren
z. B. durch die öffnungen 17 des Ringkanals 15 aus der Kammer B einen Teil der auf
Kosten der sich in dieser befindenden Rolle erwärmten Gase absaugt, um sie durch
den entsprechenden Ringkanal mit seinen öffnungen in die Strömung der rückgeführten
Gase der in der Kammer A befindlichen kalten Rolle einzublasen und somit diese zu
erwärmen.. Ebenso ist es möglich, durch die öffnungen 20 des Ringkanals 19 dieser
Kammer A einen Teil an verhältnismäßig kalten Gasen zu entnehmen und sie über den
Ventilator 47 durch die entsprechenden Öffnungen des entsprechenden Ringkanals in
den Rückstrom der Kammer B einzublasen.
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Da die Rückströme gleichmäßige Temperaturen in den beiden Kammern
ergeben, werden eine Kühlung der Charge der Kammer B und eine Erwärmung der Charge
der Kammer A erzielt, ohne daß zu große Temperaturdifferenzen zwischen selbst weit
voneinander entfernten waagerechten Kanten an diesen Rollen festgestellt werden
können.
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Wenn sich die Temperaturen der Rollen in beiden Kammern angeglichen
haben, werden die Ventile 22a und 26a geschlossen und die Rolle in der abgeschlossenen
Kammer A über die Brenner 10 beheizt. Diese Erhitzung wird durch die währenddessen
ständig fortlaufende Umwälzung gleichmäßig gehalten, wobei Umschaltungen der Strömungsrichtung
vorgenommen werden.
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Während dieser Heizperiode werden, wie aus F i g. 4 hervorgeht, die
Klappen 41 und 50 in ihrer Stellung gelassen, die Absperrorgane 39
und 45 jedoch geöffnet, und der Vierwegehahn 43 stellt die Verbindung zwischen den
Leitungen 44 und 46 her, während er die Leitungen 42 und 49 abschaltet.
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Die Rolle in der Kammer B wird daher einer Zwangskühlung ausgesetzt,
da der Ventilator 47 die in der Kammer B umlaufenden Gase über den Wärmetauscher
40 ansaugt und sie nach kräftiger Kühlung in die Kammer zurückdrückt.
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Am Ende der Periode der Zwangskühlung wird, während die Kammer A bei
geschlossenen Ventilen 22a und 26a beheizt bleibt oder auf ihrer Temperatur gehalten
wird, die Kammer B geöffnet, damit eine behandelte gekühlte Rolle entfernt und durch
eine neue Rolle ersetzt werden kann. Dieser Betriebszustand ist in F i g. 5 schematisch
dargestellt.
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F i g. 6 zeigt den nächsten Betriebszustand, welcher auf diese Beschickung
folgt. Der Glühplatz B wird mit der Glühhaube und der Heizglocke wieder bedeckt,
und die Ventile 22a und 26a werden geöffnet. Der Vierwegehahn 43 wird in eine solche
Stellung gebracht, daß er die Leitung 49 und die Leitung 46 verbindet. Die Klappe
50 wird in eine Stellung gebracht, in welcher sie die zu dem Ventil 26 b führende
Leitung 28 verschließt, um die Förderleitung 51 des Ventilators 47 mit dem das Ventil
26a umgebenden Raum zu verbinden. Die Klappe 41 schließt die öffnung der Leitung
42. Die Absperrorgane 39 und 45 sind zum Abschalten des Wärmetauschers
40 geschlossen.
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Die so hergestellten Verbindungen gestatten, mit dem Ventilator 47
einen Teil der in der zu erwärmenden Kammer B enthaltenen Gase abzuziehen, um sie
in die jetzt zu kühlende Kammer A einzublasen, wobei der Ventilator 47 nur
mit diesen verhältnismäßig kalten Gasen arbeitet. Die aus der Kammer A ausgetriebenen
heißen Gase werden durch die Leitung 24 der zu erwärmenden Kammer B zugeführt.
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Diese Anordnung ist äußerst einfach und betrifft ein Kammerpaar, dessen
Erwärmung durch Brenner erfolgen kann. Sie ist jedoch auch auf Kammern anwendbar,
welche durch Strahlrohre, elektrische Widerstände oder durch andere Einrichtungen
unter solchen Bedingungen beheizt werden, daß der Schutz der Charge durch Glühhauben
überflüssig sein kann.
Bei dem dargestellten Beispiel ist ein einziger
Wärmetauscher zur Zwangskühlung vorgesehen, die Erwärmung kann jedoch auch gegebenenfalls
mittels eines einen anderen Wärmetauscher bildenden Generators erfolgen. Mehrere
bei verschiedenen Temperaturen arbeitende Wärmetauscher einer jeden Art können ebenfalls
vorgesehen werden.
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Um die Rückgewinnung der Wärme noch zu verbessern, kann eine größere
Zahl von Kammern durch verwickeltere Zwischenverbindungen vereinigt werden, welche
zu erwärmende Kammern nacheinander an die gleiche zu kühlende Kammer anschließen
können, um jedesmal die Restwärme bis zu dem nacheinander erfolgenden Temperaturausgleich
auszunutzen, wobei eine entsprechende Anpassung an die erforderlichen Behandlungsphasen
sowie an die einzuhaltenden Behandlungszeiten (z. B. Aufrechterhaltung der Temperatur)
vorzunehmen ist.
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Ferner können zur Betriebserleichterung mehrere Kammerpaare an gleichmäßig
auf einem Kreis verteilten Plätzen angeordnet werden, deren einer zur Entnahme und
Beschickung dient. Eine derartige Anlage kann ein schwenkbares Hebezeug beliebiger
Ausbildung oder einen Portalkran zur Handhabung der Heizglocken und der Bandrollen
aufweisen, welche um den Mittelpunkt des genannten Kreises drehbar sind.