DE1255688B

DE1255688B - Multi-chamber or zone furnace for oxidation-free, continuous heating of workpieces made of metal, especially steel, to high temperatures

Info

Publication number: DE1255688B
Application number: DEST19195A
Authority: DE
Inventors: Camille Demoulin; Emile Navez
Original assignee: Stein and Roubaix SA
Current assignee: Stein and Roubaix SA
Priority date: 1961-11-13
Filing date: 1962-05-07
Publication date: 1967-12-07

Description

Mehrkammer- oder Zonenofen zur oxydationsfreien kontinuierlichen Erwärmung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Stahl, auf hohe Temperaturen Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrkammer-oder Zonenofen zur oxydationsfreien kontinuierlichen Erwärmung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Stahl, auf hohe Temperaturen (1250 bis l300° C), mit Schutzgaserzeugung durch unvollständige Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in der Glühzone und vollständiger Verbrennung in der Vorwärmzone bei rekuperativer Vorwärmung von Gas und Luft durch Ofenabgase, wobei Glühgutbewegung und Gasströmung in den Ofenkammern entgegengesetzt gerichtet sind.Multi-chamber or zone furnace for continuous, oxidation-free heating of workpieces made of metal, in particular made of steel, to high temperatures The invention refers to a multi-chamber or zone furnace for oxidation-free continuous Heating of workpieces made of metal, in particular made of steel, to high temperatures (1250 to 1300 ° C), with protective gas generation through incomplete combustion of gaseous hydrocarbons in the annealing zone and complete combustion in the preheating zone with recuperative preheating of gas and air by furnace exhaust gases, with the movement of the material to be annealed and the flow of gas in the furnace chambers in opposite directions are.

Bekannt sind Öfen mit einer reduzierend wirkenden Glühzone mit hoher Temperatur, die durch eine Schranke von einer Vorwärmzone mit niedrigerer Temperatur getrennt ist. Die Glühzone enthält Brenner für ein Reichgas, das durch einen Rekuperator des Brenngasabzuges vorgewärmt ist, wobei den Brennern Kaltluft und Sauerstoff zugeführt werden, so daß die Brennluft mehr als 70% Sauerstoff enthält. Der Vorwärmzone wird nur die warme Abluft der Glühzone und Kaltluft zugeführt, so daß dieses Gemisch im Gasabzug vollständig verbrennt und dabei das Reichgas durch einen Wärmeaustauscher vorwärmt. Da die Brenner der Glühzone mit Kaltluft statt mit vorgewärmter Luft betrieben werden, werden ihre Flammen nicht genügend heiß bzw. bei starker Luftzufuhr wirken sie nicht mehr genügend reduzierend auf das Metall.Furnaces are known with a reducing annealing zone with a high Temperature passed through a barrier from a preheating zone with a lower temperature is separated. The glow zone contains burners for a rich gas that is passed through a recuperator of the fuel gas outlet is preheated, with cold air and oxygen being supplied to the burners so that the combustion air contains more than 70% oxygen. The preheating zone will only the warm exhaust air is supplied to the annealing zone and cold air, so that this mixture burns completely in the gas exhaust and thereby the rich gas through a heat exchanger preheated. Because the burners in the glow zone are operated with cold air instead of preheated air their flames will not be hot enough or if there is a strong air supply they are no longer sufficiently reducing to the metal.

Bekannt ist auch ein mit einer Glühkammer arbeitender Ofen, bei dem das Brenngas und die Verbrennungsluft rekuperativ durch Abgase des Ofens vorgewärmt werden und die Brennluft noch nach Bedarf durch Heizwiderstände beheizt werden kann. Außerdem werden die Wände der Glühkammer noch von außen durch nachverbrannte Brenngase beheizt. Eine brennerlose, nur die fühlbare Wärme der Heizgase ausnutzende Vorwärmzone ist nicht vorgesehen, so daß der Ofen für das Glühgut viel Wärme verbraucht, und die Beheizung der Glühkammer von innen und außen kann zu Beschädigungen der Glühkammerwände infolge überhitzung führen.Also known is a furnace which operates with an annealing chamber and in which the combustion gas and the combustion air are recuperatively preheated by exhaust gases from the furnace and the combustion air can still be heated by heating resistors as required. In addition, the walls of the annealing chamber are still exposed from the outside by post-burned combustion gases heated. A burnerless preheating zone that only uses the sensible heat of the heating gases is not provided, so that the furnace consumes a lot of heat for the material to be annealed, and Heating the annealing chamber from the inside and outside can damage the walls of the annealing chamber due to overheating.

Bekannt ist ferner bei einem oxydationslos im Gegenstrom arbeitenden Glühofen eine Nachverbrennung von aus der Hauptglühzone abgezapften, unvollständig verbrannten Gasen in einer Vorwärmzone unter Zuführung vorgewärmter Sekundärluft, wobei aber diese Heizzonen gegeneinander nur durch eine einzige Schranke abgetrennt sind. Eine brennerlose und eine bis zur Entnahmetür beheizte Zone sind nicht vorgesehen, sondern statt dieser eine Kühlzone. Ein solcher Ofen ist nur zum Entspannen und Wiederabkühlen von Bändern geeignet, nicht aber zum oxydationslosen Glühen von Stückgütern auf besonders hohe Temperatur, zum Zweck einer Weiterbehandlung des Gutes durch Schmieden od. dgl.It is also known to work in countercurrent without oxidation Annealing furnace an afterburning of tapped from the main annealing zone, incomplete burned gases in a preheating zone with the supply of preheated secondary air, but these heating zones are only separated from each other by a single barrier are. A burnerless zone and a zone heated up to the removal door are not provided, but instead of this a cooling zone. Such an oven is only for relaxing and Suitable for re-cooling of strips, but not for the oxidation-free annealing of piece goods to a particularly high temperature, for the purpose of further treatment of the goods Forging or the like

Es ist ferner ein oxydationslos arbeitender Glühofen bekannt, bei dem das Gut drei durch Schranken voneinander getrennte Glühkammern durchläuft, von denen die beiden letzten sowohl direkt durch Brenner als auch indirekt von oben durch Nachverbrennungskammern beheizt werden, die das Gewölbe der Glühkammern von außen beheizen, so daß diese leicht Risse bekommen kann. Eine solche indirekte Beheizung ist daher zur Erreichung hoher Temperaturen des Glühgutes nicht brauchbar. Brennerlose Ausgleichkammern sind bei diesen Öfen nicht vorgesehen.An annealing furnace operating without oxidation is also known which the goods pass through three annealing chambers separated by barriers, from the latter two both directly through Brenner and indirectly from above are heated by afterburning chambers that cover the vault of the glow chambers heat the outside so that it can easily crack. Such indirect heating can therefore not be used to achieve high temperatures of the material to be annealed. Burner lots Equalization chambers are not provided for these furnaces.

Die Erfindung bezweckt, einen Ofen zu schaffen, durch den das Glühgut auf besonders wirtschaftliche Weise auf hohe Temperaturen von z. B. 1300° C oxydationslos erhitzt werden kann und wobei auch die Ofenwandungen bzw. das Gewölbe nicht durch Wärme überbeansprucht werden.The aim of the invention is to create a furnace through which the material to be annealed in a particularly economical way to high temperatures of z. B. 1300 ° C non-oxidizing can be heated and with the furnace walls or the vault not through Overstrained heat.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen der oben angegebenen Art, und das Wesentliche besteht darin, daß der vorzugsweise als Drehherdofen ausgebildete Ofen eine durch Schranken begrenzte Zone für die Beschickung mit Gut, eine durch Schranken begrenzte und durch Brenner beheizte Ausgleichzone zur Entnahme des Gutes und zwischen diesen beiden Zonen mindestens zwei hintereinandergeschaltete, durch Schranken begrenzte Heizzonen mit Beheizung auf hohe Temperatur durch stark reduzierende von Primärbrennern kommende Flammen bei unvollständiger Verbrennung von Gas und Luft, die beide in Wärmeaustauschern des Fuchses vorzuwärmen sind, und vor diesen Zonen eine von den reduzierenden Heizgasen durchströmte brennerlose Heizzone mit Schranken und ferner eine vor dieser Zone angeordnete Vorwärmzone, in der in an sich bekannter Weise in Nachbrennern eine teilweise Nachverbrennung von aus der brennerlosen Zone durch Kanäle abgezogenen Gasen mit in Wärmeaustauschern vorgewärmter Sekundärluft der Vorwärmzone durchzuführen ist, wobei in der Vorwärmzone weitere Ansaugkanäle für unvollständig verbrannte Gase und weitere Nachbrenner mit Zufuhr von durch Wärmeaustauscher des Fuchses vorgewärmter Tertiärluft und im Gasabzug eine Nachverbrennungskammer mit Zufuhr von vorgewärmter Luft durch Kanäle vorgesehen sind.The invention relates to a furnace of the type indicated above, and the essential thing is that the preferably designed as a rotary hearth furnace Oven a zone delimited by barriers for loading goods, one through Compensating zone limited by barriers and heated by burners to the Removal of the goods and between these two zones at least two series-connected, Heating zones limited by barriers with heating to high temperature by stark reducing flames coming from primary burners in the event of incomplete combustion of gas and air, both of which are to be preheated in the fox's heat exchangers, and in front of these zones a burnerless heating zone through which the reducing heating gases flow with barriers and also a preheating zone in front of this zone, in which in a known manner in afterburners a partial afterburning from the Burnerless zone with gases drawn off through ducts with preheated gases in heat exchangers Secondary air of the preheating zone is to be carried out, with further air in the preheating zone Intake ducts for incompletely burned gases and further afterburners with supply of tertiary air preheated by the fox's heat exchanger and in the gas vent a post-combustion chamber is provided with the supply of preheated air through ducts are.

Dies hat den Vorteil, daß die Brenngase durch die Vorwärmung von Gas und Luft besonders in den Endzonen auf die höchstmögliche Temperatur gebracht werden und dadurch auch das Gut auf- die höchstmögliche Temperatur von z. B. 1300° C durch die reduzierend wirkenden Brenngase ohne Erzeugung von Ruß und Metalloxyden erwärmt wird und daß die Erreichung dieser hohen Temperatur des Gutes auch durch die auf das Gut von der Beschickung an wirkende Nachverbrennung in der Vorwärmzone und durch die brennerlose, zur Abgabe der fühlbaren Wärme der Brenngase an das Gut dienenden Zone stufenweise vorbereitet und gefördert wird und durch Beheizung der letzten, als Entnahmezone ausgebildeten Ausgleichszone noch verbessert wird und daß die aus dem Ofen abgeführten unvollständig verbrannten Gase durch Nachverbrennung kurz vor und nach dem Austreten der Abgase in den Fuchs vollausgenutzten und auf höchstmögliche Temperatur gebrachten Abgase die im Fuchs angeordneten Wärmeaustauscher auf höchstmögliche Temperatur erhitzen können, so daß dadurch die frischen Brenngase und Luft mit höchstmöglicher Temperatur in die Primärbrenner eintreten und trotz vollständiger Verbrennung eine helle reduzierende und dabei doch sehr heiße stark wärmeabgebende Flamme liefern. Es ergibt sich dadurch eine besonders starke Vorwärmung des Brenngemisches und oxydationslose Erhitzung des Gutes auf besonders wirtschaftliche Weise, die bisher nicht erreichbar war. Da die Gewölbe der Glühkammern nicht von außen beheizt sind, werden sie auch nicht überhitzt, so daß ein solcher Ofen sehr dauerhaft ist.This has the advantage that the fuel gases are preheated by the gas and air, especially in the end zones, are brought to the highest possible temperature and thereby also the goods to the highest possible temperature of z. B. 1300 ° C through the reducing fuel gases are heated without generating soot and metal oxides will and that the achievement of this high temperature of the goods also through the on the material from the loading on acting afterburning in the preheating zone and through the burnerless one, which is used to emit the sensible heat of the combustion gases to the goods Zone is gradually prepared and promoted and by heating the last, designed as a removal zone compensation zone is still improved and that the off Incompletely burned gases discharged from the furnace by afterburning shortly before and after the exhaust gases have escaped into the fox fully exploited and to the greatest possible extent Temperature brought exhaust gases the heat exchangers arranged in the fox to the highest possible Can heat temperature, so that the fresh fuel gases and air with the highest possible Temperature enter the primary burner and despite complete combustion a deliver bright, reducing and yet very hot, strong heat-emitting flame. This results in a particularly strong preheating of the firing mixture and without oxidation Heating of the goods in a particularly economical way, which was previously not achievable was. Since the vaults of the annealing chambers are not heated from the outside, so will they does not overheat, so that such an oven is very durable.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Ofen im Schnitt durch eine zu der Sohle parallele Ebene, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-11 der F i g. 1, F i g. 3 und 4 Schnitt des gleichen Ofens längs der Linien HI-III bzw. IV IV der F i g. 1, F i g. 5 einen lotrechten Schnitt einer Vorrichtung für die tertiäre Nachverbrennung, F i g. 6 einen Längsschnitt eines Brenners für die primäre reduzierende Verbrennung in größerem Maßstab, F i g. 7 ein Schema der Regelung des Ofens der Fig.l.The drawing shows an embodiment of the invention. It shows F i g. 1 shows a furnace according to the invention in section through one parallel to the sole Level, F i g. 2 shows a section along line II-11 in FIG. 1, Fig. 3 and 4 Section of the same furnace along the lines HI-III and IV IV of FIG. 1, F i G. 5 shows a vertical section of a device for tertiary post-combustion, F i g. 6 is a longitudinal section of a burner for primary reducing combustion on a larger scale, FIG. 7 is a scheme of the regulation of the furnace of Fig.l.

Der beschriebene und dargestellte Ofen ist ein Drehtellerofen üblicher Ausbildung, welcher im kontinuierlichen Betrieb ohne Oxydation Barren, Knüppel und andere Stahlteile bis auf Temperaturen von z. B. 1250 bis 1300° C erwärmen kann. Der in F i g. 1 dargestellte Drehtellerofen besitzt sechs durch sechs radiale Schranken 1 bis 6 begrenzte Zonen A bis F. Die Zahl der Zonen ist nicht kritisch und nur beispielshalber angegeben.The oven described and shown is a turntable oven more commonly Training, which in continuous operation without oxidation bars, billets and other steel parts up to temperatures of z. B. 1250 to 1300 ° C can heat. The in F i g. The turntable furnace shown in FIG. 1 has six by six radial barriers 1 to 6 delimited zones A to F. The number of zones is not critical and is only given by way of example specified.

Das Behandlungsgut wird in die Zone A durch eine Eingangstür 7 eingeführt, von dem Drehteller 9 in der Richtung des Pfeiles G mitgenommen und in der Zone F durch die Ausgangstür 8 abgeführt.The material to be treated is introduced into zone A through an entrance door 7, taken from the turntable 9 in the direction of arrow G and in zone F Discharged through the exit door 8.

Der Ofen arbeitet im Gegenstrom, d. h., die Abgase strömen entgegengesetzt der Drehung des Behandlungsgutes.The furnace works in countercurrent, i.e. i.e., the exhaust gases flow in the opposite direction the rotation of the item to be treated.

Der Teil des Ofens, in welchem die Atmosphäre stark reduzierend ist, entsteht durch eine primäre unvollständige Verbrennung. Dieser Teil, in welchem die Erwärmung des Metalls in dem für die Oxydation gefährlichen Bereich erfolgt, umfaßt vier Zonen, von denen nur drei mit Brennern zur Erzeugung der reduzierenden Verbrennung ausgerüstet sind. Diese Zonen sind von der Ausgangstür 8 aus folgende: eine Ausgleichszone F zwischen den Schranken 6 und 5, welche durch eine reduzierende Verbrennung durch Brenner 10 der weiter unten unter Bezugnahme auf F i g. 6 beschriebenen Bauart beheizt wird; zwei Heizzonen E und D zwischen den Schranken 5 und 4 bzw. 4 und 3, welche mit einer reduzierenden Verbrennung ebenfalls durch Brenner 10 der in F i g. 6 dargestellten Art beheizt werden; einer brennerlose Heizzone C zwischen den Schranken 3 und 2, in welcher die aus den vor-, hergehenden Zonen kommenden Produkte der reduzierenden Verbrennung einen Teil ihrer fühlbaren Wärme verlieren, wodurch sie das Metall erwärmen, wobei sie es gleichzeitig gegen die Oxydation schützen.The part of the furnace in which the atmosphere is strongly reducing is caused by primary incomplete combustion. This part, in which the metal is heated in the area that is dangerous for oxidation, comprises four zones, only three of which are equipped with burners to produce the reducing combustion. From the exit door 8 these zones are as follows: a compensation zone F between the barriers 6 and 5, which is produced by reducing combustion by burners 10 of the type described below with reference to FIG. 6 is heated construction described; two heating zones E and D between the barriers 5 and 4 or 4 and 3, which with a reducing combustion also by burner 10 of the in FIG. 6 shown type are heated; a burnerless heating zone C between the barriers 3 and 2, in which the reducing combustion products coming from the preceding zones lose some of their sensible heat, thereby heating the metal while protecting it against oxidation.

Diese vier Zonen haben in der Querrichtung möglichst kleine Abmessungen, wie in F i g. 2 dargestellt, um eine sehr große Wärmedichte je Kubikmeter des Innenvolumens dieser Zone zu erhalten.These four zones have the smallest possible dimensions in the transverse direction, as in Fig. 2 shows a very high heat density per cubic meter of the internal volume to get this zone.

Diese Anordnung ermöglicht die Erzielung hoher Temperaturen und eine sehr wirksame Wärmeübertragung durch die Nähe des zu erwärmenden Behandlungsgutes und der Flammen, welche aus Brennern kommen, welche so ausgebildet sind, daß sie stark leuchtende Flammen ergeben.This arrangement enables high temperatures to be achieved and a very effective heat transfer due to the proximity of the item to be heated and the flames which come from burners which are so designed that they strong glowing flames result.

Am Ende der Zone C in der Strömungsrichtung der Abgase wird ein Teil der Produkte der primären Verbrennung auf der Höhe der Sohle 9 in in den Seitenwänden des Ofens vorgesehene Öffnungen 11a abgesaugt und durch Abzugskanäle 11b in die ersten Brenner 12 der sekundären Nachverbrennung der Vorwärmzone B geleitet, während der, andere Teil dieser Produkte der primären Verbrennung unter der Schranke 2 über dem Behandlungsgut durchströmt (F i g. 3).At the end of zone C in the direction of flow of the exhaust gases, some of the products of the primary combustion are sucked off at the level of the floor 9 through openings 11a provided in the side walls of the furnace and passed through ducts 11b into the first burners 12 of the secondary post-combustion of the preheating zone B. , while the other part of these products of the primary combustion flows through below the barrier 2 above the material to be treated (FIG. 3 ) .

Die Schicht der unter der Schranke 2 durchströmenden Schutzatmosphäre bildet so einen Schutz für das metallische Behandlungsgut in dem Temperaturbereich, in welchem die Oxydation beginnen könnt, wobei sie gleichzeitig Wärme an das Metall abgibt.The layer of the protective atmosphere flowing through under the barrier 2 thus forms a protection for the metallic item to be treated in the temperature range, in which the oxidation can begin, taking them at the same time Gives off heat to the metal.

Ein anderer Teil der Produkte der primären Verbrennung wird auf der Höhe der Sohle 9 in in den Seitenwänden 11 vorgesehene Öffnungen 13 abgesaugt und durch Abzugskanäle 14 anderen Brennern 12 für die sekundäre Nachverbrennung zugeführt (F i g. 4).Another part of the products of the primary combustion is sucked off at the level of the sole 9 in openings 13 provided in the side walls 11 and fed through exhaust ducts 14 to other burners 12 for secondary post-combustion (FIG. 4).

Die Aufwärtsbewegung dieses Teils der Produkte der primären Verbrennung in den Abzugskanälen 14 wird durch die Induktion warmer Luft zur sekundären Verbrennung erzeugt, welche durch Sammelleitungen 15 und Anschlußleitungen 16 den Brennern 12 unter Druck zugeführt wird. Es werden so in der Vorwärmzone B die Mengen an Produkten der primären Verbrennung verbrannt, welche zur Erwärmung des Metalls bis auf die Eintrittstemperatur in die Zone zur oxydationslosen Erwärmung C und zum Ausgleich der Wärmeverluste erforderlich sind.The upward movement of this part of the products of the primary combustion in the flues 14 is produced by the induction of warm air for the secondary combustion, which is supplied through manifolds 15 and connecting lines 16 to the burners 12 under pressure. In this way, the quantities of products of the primary combustion are burned in the preheating zone B, which are required to heat the metal up to the entry temperature into the zone for oxidation-free heating C and to compensate for the heat losses.

Die von dieser sekundären Nachverbrennung herrührenden Produkte werden aus dem Ofen durch lotrechte Abzugskanäle 17 abgeführt und den Verbrennungskammern 18 zugeführt, in welchen die tertiäre Nachverbrennung mit heißer Luft erfolgt (F i g. 5). Diese Nachverbrennung erfolgt mit heißer Luft, welche unter Druck in Ringen 19 zugeführt und durch schräge Durchläße 19a in die Kammer 18 eingeführt wird.The products resulting from this secondary post-combustion are discharged from the furnace through vertical exhaust ducts 17 and fed to the combustion chambers 18, in which the tertiary post-combustion takes place with hot air (FIG. 5). This post-combustion takes place with hot air, which is supplied under pressure in rings 19 and introduced into the chamber 18 through inclined passages 19 a.

Da diese tertiäre Nachverbrennung in gewissen Fällen eine starke Wärmeentwicklung verursachen kann, welche eine hohe Temperatur der Abgase in den mit dem Hauptabzugskanal 41 verbundenen Abzugskanälen 17a erzeugt, wird kalte Verdünnungsluft durch Rohrleitungen 20 und Verbindungsrohre 21 zugeführt. Nach der tertiären Nachverbrennung und der Verdünnung der Abgase werden diese dem Kamin 45 durch den Abzugskanal 41 zugeführt, in welchem Abwärmeverwerter 40, 43 und 44 angeordnet sind.Since this tertiary afterburning can in certain cases cause a strong development of heat, which generates a high temperature of the exhaust gases in the exhaust ducts 17 a connected to the main exhaust duct 41 , cold dilution air is supplied through pipes 20 and connecting pipes 21. After the tertiary post-combustion and the dilution of the exhaust gases, they are fed to the chimney 45 through the exhaust duct 41 , in which waste heat recyclers 40, 43 and 44 are arranged.

Die Zonen mit stark reduzierender Atmosphäre, d. h., die Ausgleichs- und Heizzonen F, E, D zwischen den Schranken 6 und 3 sind zweckmäßig mit Brennern der in F i g. 6 dargestellten Art ausgerüstet.The zones with a strongly reducing atmosphere, ie the compensation and heating zones F, E, D between the barriers 6 and 3 are expediently equipped with burners of the type shown in FIG. 6 type shown equipped.

Ein derartiger Brenner wird mit heißer Luft und heißem Gas mit den für die Erzielung einer reduzierenden Verbrennung ohne Sauerstoff und Bußschwarz und einer hohen Umgebungstemperatur erforderlichen Temperaturen gespeist.Such a burner is with hot air and hot gas with the for the achievement of a reducing combustion without oxygen and fine black and a high ambient temperature required temperatures.

Das heiße Gas kommt unter Druck durch eine wärmegeschützte Rohrleitung 22 aus dem Abwärmeverwerter 40. Diese Rohrleitung ist mit einem Gaszufuhrrohr 23 durch einen Flansch 24 verbunden. Dieser Flansch 24 ist an das Gaszufuhrrohr 23 angeschweißt und wird über eine gewisse Länge desselben durch eine mit Gewinde versehene Muffe 25 verlängert. Die Abdichtung erfolgt durch eine Stopfbuchse 26, welche auf die Muffe 25 aufgeschraubt ist und eine Packung an einer Buchse 25a festzieht, in welche die mit dem Gaszufuhrrohr 23 fest verbundene Muffe 25 eingeschraubt ist.The hot gas comes out of the waste heat exchanger 40 under pressure through a heat-protected pipe 22. This pipe is connected to a gas supply pipe 23 by a flange 24. This flange 24 is welded to the gas supply pipe 23 and is extended over a certain length of the same by a threaded sleeve 25. The seal is carried out by a stuffing box 26 which is screwed onto the sleeve 25 and tightens a packing on a socket 25 a into which the sleeve 25 firmly connected to the gas supply pipe 23 is screwed.

Das Gaszufuhrrohr ist drehbar und kann zur Einstellung vorgeschoben oder zurückgezogen werden. Es wird in der gewünschten Stellung durch eine Gegenmutter 27 gehalten. An das Ende des Gaszufuhrrohrs ist ein feuerfester Vorderteil 28 angeschweißt, und der Austritt des Gases erfolgt durch gleichmäßig auf den äußeren Umfang des Vorderteils verteilte Öffnungen 29. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Vorderteil 28 einen konvergier renden Durchlaß auf, auf welchen ein mit den öffnungen 29 durch einen divergierenden Durchlaß verbundener zylindrischer Durchlaß folgt. Die Achsen der Öffnungen 29 divergieren in bezug auf die Längsachse des Gaszufuhrrohrs 23, und der Durchmesser der Öffnungen ist so gewählt, daß die Geschwindigkeit des Gases sehr hoch ist.The gas supply tube is rotatable and can be advanced or retracted for adjustment. It is held in the desired position by a lock nut 27. At the end of the gas supply pipe, a refractory front part 28 is welded, and is carried out of the exit of the gas through evenly distributed on the outer periphery of the front part apertures 29. In the illustrated embodiment, the front part 28 has a converging leaders passage on to which a with the openings 29 cylindrical passage connected by a diverging passage follows. The axes of the openings 29 diverge with respect to the longitudinal axis of the gas supply pipe 23, and the diameter of the openings is chosen so that the velocity of the gas is very high.

Die aus dem Abwärmeverwerter 43 kommende heiße Luft kommt ebenfalls unter Druck durch eine Rohrleitung 30 an, welche an ein T-förmiges Rohr 31 angeschlossen ist, dessen einer Schenkel das Gaszufuhrrohr 23 umgibt und mit der Buchse 25 a starr verbunden ist. Die Abdichtung mit dem Ofen erfolgt durch einen mit dem Rohr 31 fest verbundenen Flansch 32 und an der Abschirmung 34 des Ofens befestigte Dichtungen 33. Ein Wärmeschutz 32a umgibt die gesamte Rohrleitung außerhalb des Ofens.The hot air coming from the waste heat exchanger 43 also arrives under pressure through a pipe 30 which is connected to a T-shaped pipe 31 , one leg of which surrounds the gas supply pipe 23 and is rigidly connected to the socket 25 a. The seal with the furnace takes place by means of a flange 32 firmly connected to the pipe 31 and seals 33 fastened to the shielding 34 of the furnace. A thermal protection 32a surrounds the entire pipeline outside the furnace.

Das Rohr 31 mündet in einen in das Mauerwerk des Ofens eingebauten Teil 35 aus einem feuerfesten Spezialbeton. Dieser Teil 35 erstreckt sich über die ganze Dicke des die Seitenwände 11 bildenden Mauerwerks. Auf den Vorderteil 28 ist ein formgepreßter Teil 36 aus einem hoch feuerfesten Werkstoff aufgesteckt, welcher durch einen konischen Abschnitt 37 a verlängert wird. Dieser konische Abschnitt 37 a enthält Öffnungen 37, welche so angeordnet sind, daß ihre Achse senkrecht zu der der Durchtrittsöffnungen 29 für das Gas liegt. Die unter Druck durch das Rohr 31 in den Raum zwischen den Teilen 35 und 36 gelangende Luft tritt mit großer Geschwindigkeit durch die Öffnungen 37 aus und stößt senkrecht auf die aus den Öffnungen 29 austretenden Gasstromfäden. Der konische Abschnitt 37a wird durch einen konischen Teil 38 verlängert, welcher zweckmäßig schraubenförmige Nuten oder schraubenförmig angeordnete Rippen aufweist.The pipe 31 opens into a part 35 built into the masonry of the furnace and made of a special refractory concrete. This part 35 extends over the entire thickness of the masonry forming the side walls 11. A compression-molded part 36 made of a highly refractory material is pushed onto the front part 28 and is lengthened by a conical section 37 a. This conical section 37 a contains openings 37 which are arranged so that their axis is perpendicular to that of the passage openings 29 for the gas. The pressurized air through the pipe 31 into the space between the parts 35 and 36 exits through the openings 37 at high speed and strikes perpendicularly onto the threads of gas flow emerging from the openings 29. The conical section 37a is extended by a conical part 38 which expediently has helical grooves or helically arranged ribs.

Die Verbrennung wird daher lebhaft in dem Konus 37a des Teils 36 mit einer großen Wirbelbewegung eingeleitet, setzt sich in dem Teil 38 fort, dessen Nuten oder Rippen die Wirbelbewegung noch verstärken, und endigt an der Stelle der Seitenwand. Diese lebhafte schnelle Verbrennung ermöglicht Dissoziationsreaktionen kurzer Dauer, welche ein physikalisch-chemisches Gleichgewicht am Ausgang der Brenner ohne Spuren von Sauerstoff und Bußschwarz ergeben.The combustion is therefore initiated vigorously in the cone 37a of the part 36 with a large swirling motion, continues in the part 38 , the grooves or ribs of which intensify the swirling motion, and ends at the location of the side wall. This lively, rapid combustion enables dissociation reactions of short duration, which result in a physico-chemical equilibrium at the exit of the burner without traces of oxygen and fine black.

Das Kracken der Kohlenwasserstoffe erfolgt endothermisch, und die Vorwärmung des Gases gleicht die Wärmeverluste durch die Dissoziationsreaktionen des Brennstoffs aus. Man erhält daher dank der Wirbelbewegung, der Vorwärmung des Gases, der Vorwärmung der Luft, der Anordnung der Öffnungen für die Luft und das Gas und der großen Austrittsgeschwindigkeit der Luft und des Gases eine sehr lebhafte Verbrennung, welche einen sehr hohen pyrometrischen Wirkungsgrad ergibt.The cracking of the hydrocarbons is endothermic, and the Preheating the gas compensates for the heat losses due to the dissociation reactions the fuel. Thanks to the vortex movement, the preheating of the Gas, the preheating of the air, the arrangement of the openings for the air and the Gas and the large exit velocity of the air and the gas a very lively Combustion, which gives a very high pyrometric efficiency.

Die mit dieser Vorrichtung erhaltene stark leuchtende Flamme bewirkt eine ausgezeichnete Wärmeübertragung.The highly luminous flame obtained with this device causes excellent heat transfer.

Da infolge der hohen Temperatur sowie infolge der Wirbelbewegung alle Verbrennungs- und Dissoziationsreaktionen in der Nähe des Brenners beendet sind, erhält man stabile Atmosphären in dem Ofen.Because as a result of the high temperature as well as as a result of the vortex movement all Combustion and dissociation reactions in the vicinity of the burner have ended, stable atmospheres are obtained in the furnace.

Die Speisung des Ofens mit heißem Gas und heißer Luft ist schematisch in F i g. 7 dargestellt.The feeding of the furnace with hot gas and hot air is schematic in Fig. 7 shown.

Da die Zonen zur oxydationslosen Erwärmung D, E, F allein mit Gas gespeist werden, weist der Verteilungskreis für das Gas bis zu dem Ofen nur eine einzige Rohrleitung auf, welche in die eingebauten Brenner speisende Zweigleitungen ausläuft.Since the zones for oxidation-free heating D, E, F solely with gas are fed, the distribution circle for the gas up to the furnace only has a single pipe that feeds into the built-in burner Branch lines leak.

Die Verteilung der heißen Luft ist auf drei Kreise aufgeteilt: der erste zur Speisung der Brenner 10 der Zonen D, E, F zur oxydationslosen Erwärmung; der zweite zur Speisung der Brenner 12 der sekundären Nachverbrennung in der Zone B; der dritte zur Speisung der Brenner der tertiären Nachverbrennung bei 18.The distribution of the hot air is divided into three circuits: the first to feed the burners 10 in zones D, E, F for non-oxidizing heating; the second for feeding the burners 12 of the secondary post-combustion in zone B; the third to feed the tertiary post-combustion burners at 18.

Die Regelung dieser Speisekreise erfolgt derart, daß das Gas führend ist, dessen Menge durch einen Mengenmesser und Regler gemessen wird, während ein zweiter Mengenmesser die gesamte dem Ofen zugeführte Verbrennungsluft mißt und regelt. Der Luftmengenregler wird durch den Gasmengenregler über einen Verhältnisregler gesteuert, welcher gestattet, die Luft in Abhängigkeit von dem Gas so zu dosieren, daß jederzeit eine vollständige neutrale Verbrennung nach der tertiären Nachverbrennung erhalten wird.These feed circuits are regulated in such a way that the gas is in the lead is, the amount of which is measured by a flow meter and regulator, while a Second flow meter measures and regulates the entire combustion air supplied to the furnace. The air volume regulator is controlled by the gas volume regulator via a ratio regulator controlled, which allows to dose the air depending on the gas so that at any time a completely neutral combustion after the tertiary afterburning is obtained.

Ferner wird die Proportionalität des Gases und der Luft an den verschiedenen Brennern je Brennergruppe der Zonen zur oxydationslosen Erwärmung durch einen Verhältnisregler gewährleistet, welcher gestattet, bei beliebigen Strömungsmengen reduzierende Atmosphären konstanter Zusammensetzung zu erhalten.Furthermore, the proportionality of the gas and the air to the different Burners per burner group of the zones for oxidation-free heating by a ratio regulator guaranteed, which allows reducing atmospheres at any flow rate to obtain constant composition.

Das von der Verteilungsstelle durch eine Leitung 39 ankommende kalte Gas wird in dem Abwärmeverwerter 40 vorgewärmt, welcher in dem Abfuhrkanal 41 für die Abgase zwischen dem Ofen und dem Kamin 45 angeordnet ist.The cold incoming from the distribution point through a line 39 Gas is preheated in the waste heat exchanger 40, which is in the discharge channel 41 for the exhaust gas is arranged between the furnace and the chimney 45.

Die gesamte Verbrennungsluft wird von einem einzigen Ventilator 42 geliefert und in den beiden Abwärmeverwertern 43 und 44 vorgewärmt, wobei der Abwärmeverwerter 43 für die Luft für die primäre Verbrennung und der andere für die Luft für die sekundäre und tertiäre Nachverbrennung dient. Die Abwärmeverwerter 43 und 44 sind in der Richtung der Abfuhr der Abgase zu dem Kamin gesehen vor dem Abwärmeverwerter 40 zur Vorwärmung des Gases angeordnet.All of the combustion air is fed by a single fan 42 delivered and preheated in the two waste heat recyclers 43 and 44, the waste heat exchanger 43 for the air for the primary combustion and the other for the air for the secondary and tertiary afterburning is used. The waste heat recyclers 43 and 44 are seen in the direction of the exhaust gas discharge to the chimney in front of the waste heat exchanger 40 arranged to preheat the gas.

An dem Strömungskreis für das kalte Gas befindet sich eine mit einem Mengenmesser und Regler 47 verbundene Blende 46. An dem Strömungskreis für die kalte Luft befinden sich ebenfalls eine Blende 48 und ein Mengenmesser und Regler 49. Die Mengenmesser 47 und 49 für das Gas und die Luft sind durch einen Verhältnisregler 50 verbunden, welcher mittels des die Menge kalter Luft regelnden motorisch angetriebenen Ventils 51 das Verhältnis Luft zu Gas auf dem Wert für die neutrale oder leicht oxydierende Verbrennung hält. Es besteht dann die Gewißheit, daß nach der tertiären Nachverbrennung die Abgase vollständig verbrannt sind.There is one with a on the flow circuit for the cold gas Flow meter and regulator 47 connected orifice 46. On the flow circuit for the cold Air is also a screen 48 and a flow meter and regulator 49. The gas and air flow meters 47 and 49 are through a ratio regulator 50 connected, which is driven by the motor which regulates the amount of cold air Valve 51 the ratio of air to gas to the value for the neutral or light oxidizing combustion lasts. There is then the certainty that after the tertiary Afterburning the exhaust gases are completely burned off.

Die Ausgleichszone F und die Heizzonen E und D werden mit heißer Luft durch die vollausgezogenen Rohrleitungen 30 gespeist, welche an die Leitungen 53 angeschlossen sind, welche ihrerseits an eine von dem Abwärmeverwerter 43 ausgehende Leitung 53 a angeschlossen sind, während die Speisung mit heißem Gas durch die gestrichelten Rohrleitungen 22 erfolgt, welche an Leitungen 52 angeschlossen sind, welche ihrerseits an eine gemeinsame von dem Abwärmeverwerter 40 kommende Leitung 52a angeschlossen sind. Die Gasmengen werden durch motorisch angetriebene Ventile 54 und die Luftmengen durch gleichartige Ventile 55 geregelt. Die Gasventile 54 werden durch Mengenmesser und Regler 56 und die Luftventile 55 durch Mengenmesser und Regler 57 gesteuert. Die Mengenmesser 56 und 57 für das Gas bzw. die Luft sind durch Verhältnisregler 58 verbunden, welche die Verhältnisse Luft zu Gas in den Zonen mit stark reduzierender Atmosphäre konstant halten, und zwar in den einzelnen Zonen unabhängig voneinander. Die Mengenmesser 56 und 57 für das Gas bzw. für die Luft sind mit einem Temperaturregler 59 verbunden, welcher mit einem Temperaturdetektor 60 verbunden ist. Wenn z. B. die Temperatur in der Ausgleichszone zunimmt, verringert der Regler 59 der Zone F die Gas- und Luftmengen mittels der Mengenmesser und Regler 56 und 57 und der motorisch angetriebenen Ventile 54 und 55, wobei er jedoch infolge des entsprechenden Verhältnisreglers 58 die gleiche Atmosphäre in dieser Zone aufrechterhält.The compensation zone F and the heating zones E and D are fed with hot air through the fully extended pipelines 30, which are connected to the lines 53, which in turn are connected to a line 53 a emanating from the waste heat exchanger 43, while hot gas is fed through the dashed pipelines 22, which are connected to lines 52, which in turn are connected to a common line 52a coming from the waste heat exchanger 40. The gas quantities are regulated by motor-driven valves 54 and the air quantities by valves 55 of the same type. The gas valves 54 are controlled by flow meters and controllers 56 and the air valves 55 are controlled by flow meters and controllers 57. The flow meters 56 and 57 for the gas and the air are connected by ratio regulators 58, which keep the air to gas ratios constant in the zones with a strongly reducing atmosphere, specifically in the individual zones independently of one another. The flow meters 56 and 57 for the gas and for the air are connected to a temperature controller 59, which is connected to a temperature detector 60. If z. B. increases the temperature in the compensation zone, the regulator 59 of zone F reduces the gas and air quantities by means of the flow meter and regulator 56 and 57 and the motor-driven valves 54 and 55, but due to the corresponding ratio regulator 58 in the same atmosphere this zone maintains.

In der Vorwärmzone B ist ein Temperaturdetektor 61 mit einem ein motorisch angetriebenes Ventil 63 steuernden Regler 62 verbunden. Dieses Ventil steuert die Menge heißer Luft in der von dem Abwärmeverwerter 44 zu den Rohrleitungen 15 der Brenner 12 führenden Leitung 63 a. Wenn z. B. die Temperatur in der Vorwärmzone zunimmt, schließt sich das Ventil 23, und da die Luftmenge die gleiche in dem Abwärmeverwerter 44 ist, speist die die Vorwärmzone B nicht mehr speisende Luft die tertiäre Verbrennung durch die zu den Ringen 19 der Verbrennungskammer 18 führende Leitung 63 b. Die Menge der Sekundärluft wird durch einen Mengenmesser 64 und die Menge der tertiären Luft durch einen Mengenmesser 65 gesteuert.In the preheating zone B, a temperature detector 61 is connected to a regulator 62 controlling a motor-driven valve 63. This valve controls the amount of hot air in the line 63 a leading from the waste heat exchanger 44 to the pipes 15 of the burners 12. If z. B. if the temperature in the preheating zone increases, the valve 23 closes, and since the amount of air is the same in the waste heat exchanger 44, the air no longer feeding the preheating zone B feeds the tertiary combustion through the line leading to the rings 19 of the combustion chamber 18 63 b. The amount of secondary air is controlled by a flow meter 64 and the amount of tertiary air is controlled by a flow meter 65.

Die Verdünnungsluft zur Abkühlung der Abgase nach der tertiären Verbrennung, welche in die Abzugskanäle 17 a durch die Rohrleitungen 20 und die Zuführungsrohre 21 eingeführt wird, wird von einem unabhängigen Ventilator 66 geliefert. Ein Temperaturdetektor 67 ist mit einem Temperaturregler 68 verbunden, welcher einen Mengenmesser 69 steuert, welcher seinerseits ein motorisch angetriebenes Ventil 70 betätigt, welches die Verdünnungsluftmenge steuert. Der Temperaturdetektor 67 kann in den Abgasen vor dem ersten Abwärmeverwerter 44 oder an der Primärluft am Ausgang ihres Abwärmeverwerters angeordnet werden.The dilution air for cooling the exhaust gases after the tertiary combustion, which into the flues 17 a through the pipes 20 and the supply pipes 21 is supplied by an independent fan 66. A temperature detector 67 is connected to a temperature controller 68, which controls a flow meter 69, which in turn actuates a motor-driven valve 70 which the Controls the amount of dilution air. The temperature detector 67 can be present in the exhaust gases the first waste heat exchanger 44 or the primary air at the outlet of its waste heat exchanger to be ordered.

Claims

Claims: 1. Multi-chamber or zone furnace for oxidation-free continuous heating of workpieces made of metal, especially steel, to high temperatures (1250 to 1300 ° C), with protective gas generation through incomplete combustion of gaseous hydrocarbons in the annealing zone and complete combustion in the preheating zone Recuperative preheating of gas and air by furnace exhaust gases, the annealing material movement and gas flow in the furnace chambers being directed in opposite directions, characterized in that the furnace, which is preferably designed as a rotary hearth furnace, has a zone (A) delimited by barriers (1, 6) for loading material , a compensation zone (F) limited by barriers (5, 6) and heated by burner (10) for removing the goods and between these two zones at least two heating zones (E, D) connected in series with barriers (3, 4, 5) Heating to high temperature by strongly reducing flames coming from primary burners (10) incomplete combustion of gas and air, both of which have to be preheated in heat exchangers (40, 43) of the fox (41) , and in front of these zones (E, D) a burnerless heating zone (C) with barriers (3, 2) through which the reducing heating gases flow ) and also a preheating zone (B) arranged in front of this zone, in which in a known manner in afterburners (12) a partial afterburning of gases withdrawn from the burnerless zone (C) through channels (11a) with gases preheated in heat exchangers (44) Secondary air of the preheating zone (B) is to be carried out, whereby in the preheating zone (B) further intake ducts (13, 14) for incompletely burned gases and further afterburners (12) with supply of tertiary air preheated by the fox's heat exchanger (44) and in the gas exhaust (17 ) a post-combustion chamber (18) with a supply of preheated air through channels (19, 19a) are provided.

2. Furnace according to claim 1, characterized in that the exhaust gases produced by the tertiary afterburning and discharged to the chimney (45) are to be cooled by cold dilution air (20, 21).

3. Burner for a furnace according to claims 1 and 2, with known swirling of the fuel in liquid atomizers, characterized in that separate supply lines (22 and 30) for the gas and the combustion air and devices for generating a strong vortex movement and a high speed of the Air and the gas are provided at the outlet of the burner, the air exiting the burner through conical openings (37) inclined towards the burner axis and the gas exiting through conically outwardly spread mouths (29) , in such a way that the partial air flows perpendicular to the partial gas flows cross.

4. Procedure for working with the furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the The circuits for the supply of air and gas are regulated so that the gas is in the lead is, with the flow regulator supplying the furnace with a total amount of air at all times ensure that at least the one required for the neutral complete combustion of the Gas corresponds to the required volume of air after the tertiary post-combustion.

5. A method of working with the furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the proportionality between the gas and the air at the various burners or per burner group in the reducing heating zone is produced by a ratio controller (50), such that at Any flow rate reducing atmospheres of constant composition can be obtained. Documents considered: German Patent No. 881953; German Auslegeschriften Nos. 1080 130, 1108 247; U.S. Patent Nos. 2,497,442, 2,799,604.