DE1508540A1

DE1508540A1 - Tunnel oven

Info

Publication number: DE1508540A1
Application number: DE19661508540
Authority: DE
Inventors: Fridolin Benischke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-05-27
Filing date: 1966-06-28
Publication date: 1969-10-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchgangsofen, insbesondere Rollenherdofen zum Brennen von keramischen Teilen, die vorzugsweise in einer Lage durch den Ofen gefördert werden.The invention relates to a through furnace, in particular a roller hearth furnace for firing ceramic parts, which are preferably conveyed through the furnace in one layer.

Der Zweck der Erfindung liegt vor allem in der Schaffung von Schnellbrandöfen, die im Zuge der Rationalisierung der Produktionsmittel insbesondere in der keramischen Industrie eine erhebliche Erhöhung der Produktionsleistung oder bei gleich bleibender Leistung eine Vereinfachung des Produktionsablaufes und damit eine kostensenkende Herstellung von Industrieprodukten der vorgenannten Art ermöglichen.The purpose of the invention lies primarily in the creation of fast-firing ovens which, in the course of the rationalization of the means of production, especially in the ceramic industry, enable a considerable increase in production output or, with the same output, a simplification of the production process and thus a cost-reducing manufacture of industrial products of the aforementioned type .

Vor allem in der keramischen Industrie haben bekanntlich bei der Herstellung verschiedener Produkte diverse Schnellbrandverfahren erheblich an Bedeutung gewonnen, wobei die verwendeten Ofenarten, wie z.B. Tunnel- und Rollenherdöfen, im allgemeinen an sich bekannt sind. So ist insbesondere beim Normalbrand keramischer Erzeugnisse in Tunnelöfen die Temperaturänderung in der Zeiteinheit während des Aufheiz- und Abkühlvorganges meistens gleich groß und daher gleich zeitraubend, was sich auch in der Gleichheit des absoluten Betrages der Steigung des Vorwärm- und Abkühlkurventeiles der Brennkurve äußert. Besonders nachteilig erweist sich z.B. bei Tunnelöfen, dass bei größeren Brennstapelquerschnitten für das jeweilige Brenngut bzw. die jeweilige Zusammensetzung des Scherben schon aus Gründen der gleichmäßigen Durchwärmung und Abkühlung kein optimal kleiner Wert der Brenngeschwindigkeit erreichbar ist.In the ceramics industry in particular, it is well known that various rapid firing processes are used in the manufacture of various products has gained considerably in importance, with the types of furnace used, such as tunnel and roller hearth furnaces, generally being known per se. In the normal firing of ceramic products in tunnel kilns in particular, the temperature change in the unit of time during the heating and cooling process is usually the same and therefore time consuming, which is also reflected in the equality of the absolute value of the slope of the preheating and cooling curve part of the firing curve. In tunnel kilns, for example, it has proven to be particularly disadvantageous that, with larger kiln stack cross-sections for the respective material to be fired or the respective composition of the cullet, an optimally low value for the burning rate cannot be achieved for reasons of even heating and cooling.

Beim Brand von keramischen Teilen, die in einer Lage durch den Ofen gefördert werden, ist es hingegen möglich, die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit an die Brenngut- bzw. Scherbenzusammensetzung anzupassen und auf ein Minimum zu reduzieren.When firing ceramic parts that are conveyed through the furnace in one layer, however, it is possible to adapt the heating and cooling rates to the composition of the items to be fired or the fragments and to reduce them to a minimum.

Dem Erfindungsgegenstand liegt daher die Aufgabe zugrunde, für den Schnellbrand geeignete Ofenarten zu schaffen bzw. bekannte Ofenarten, wie z.B. die Rollenherdöfen, dahingehend zu verbessern, dass in Anpassung an die Brennkurve die kürzeste Wärmebehandlungszeit für das Brenngut erreicht werden kann. Diese Aufgabe ist nun durch den nachstehend beschriebenen Erfindungsgegenstand gelöst.The object of the invention is therefore to create suitable types of ovens for rapid firing or to improve known types of ovens, such as roller hearth ovens, in such a way that the shortest heat treatment time for the items to be fired can be achieved in adaptation to the firing curve. This object is now achieved by the subject matter of the invention described below.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Durchgangsofen, insbesondere ein Rollenherdofen mit der Besonderheit, dass zur möglichst gleichmäßigen allseitigen Belüftung des Brenngutes in der Vorwärm-, Brenn- und Abkühlzone des Ofens wenigstens ein zumindest einen Luftstrom entgegen der Brenngutförderrichtung erzeugendes und zusammen mit der Ofenheizung eine möglichst rasche Erhitzung und anschließend möglichst rasche Abkühlung wenigstens der Brenngutoberfläche bewirkendes Belüftungssystem vorgesehen ist, das im wesentlichen aus mindestens je einem das Brenngut am Kühlzonenauslauf und im Vorwärmezonenende mittels des Luftstromes wenigstens von oben und unten mit Kaltluft bzw. Warmluft beaufschlagenden Lüfter und aus mindestens einem das Brenngut am Brennzonenende direkt mit Kalt- oder Mischluft vorzugsweise in geregelter Menge beaufschlagenden Lüfter oder Lüftergruppe gebildet ist.The subject of the invention is therefore a through furnace, in particular a roller hearth furnace with the special feature that for the most even ventilation of the material to be fired on all sides in the preheating, firing and cooling zone of the furnace, at least one air flow that generates at least one air flow counter to the direction of transport of the material to be fired and, together with the furnace heating, as much as possible rapid heating and then the fastest possible cooling of at least the surface of the firing material is provided, which essentially consists of at least one fan each at the cooling zone outlet and in the preheating zone end by means of the air flow at least from above and below with cold air or warm air and from at least one fan or fan group that acts on the firing material at the end of the firing zone directly with cold or mixed air, preferably in a regulated amount.

Während die bisher bekannten Durchlauföfen Kühleinrichtungen besitzen, die der Erzeugung und Führung eines Luftstromes entgegengesetzt zur Förderrichtung des Brenngutes dienen, wobei die Kaltluft am Ofenauslauf in den Ofen eingebracht wird, weist der erfindungsgemäße Durchgangsofen ein Vorwärm- und Kühlsystem auf, das in Verbindung mit einer entsprechend gewählten zonenweisen Beheizung es ermöglicht, Ofeneinheiten mit einem geringeren Leistungsgewicht bzw. mit größeren Durchsatzleistungen, als bisher bekannt ist, herzustellen. Indessen die bisher bekannten Öfen Brennkurven aufweisen, die sich durch einen gleichmäßigen und relativ langen Anstieg in der Vorwärmzone und einen ebensolchen Abfall in der Kühlzone auszeichnen, so dass der Temperaturverlauf in den Vorwärm- und Abkühlzonen in der Regel nahezu gleichartig ist, wird beim erfindungsgemäßen Durchgangsofen durch geregelte zonenweise Beheizung und zonenweise Kühlung schon in der Vorwärmzone ein extrem starker Temperaturanstieg erreicht und bereits am Brennzonenende eine für die jeweilige Brenngutzusammensetzung zulässige maximale Abkühlung erzwungen.While the previously known continuous furnaces have cooling devices that are used to generate and guide an air flow in the opposite direction to the conveying direction of the material to be fired, the cold air being introduced into the furnace at the furnace outlet, the continuous furnace according to the invention has a preheating and cooling system which, in conjunction with a corresponding Selected zone-wise heating makes it possible to manufacture furnace units with a lower power-to-weight ratio or with greater throughputs than was previously known. In the meantime, the ovens known to date have firing curves that are characterized by a uniform and relatively long rise in the preheating zone and a similar drop in the cooling zone, so that the temperature profile in the preheating and cooling zones is usually almost the same, in the case of the through furnace according to the invention Controlled zone-based heating and zone-based cooling result in an extremely strong temperature increase in the preheating zone and a maximum cooling permitted for the respective composition of the fuel is enforced at the end of the firing zone.

Im Zuge des im allgemeinen in einigen Temperaturstufen erfolgenden Brennvorganges zur Verfestigung von keramischen Erzeugnissen, deren Rohstoffe in Anbetracht auf die zu erzielenden Erzeugniseigenschaften entsprechende chemische Zusammensetzungen besitzen, ist es daher erfindungsgemäß möglich, durch geeignete Auslegung des Ofens, den in den verschiedenen Temperaturbereichen brenngutmäßig extrem zulässigen Vorwärm-, Brenn- sowie Abkühl-Temperaturänderungen entsprechend Rechnung zu tragen und dadurch den Aufwand sowohl für die Ofenanlage als auch den Brennprozeß möglichst klein zu halten.In the course of the firing process, which generally takes place in a few temperature stages, to solidify ceramic products, the raw materials of which have chemical compositions depending on the product properties to be achieved, it is therefore possible according to the invention, by means of a suitable design of the furnace, to suit the burning material in the various temperature ranges to take into account extremely permissible preheating, firing and cooling temperature changes accordingly and thereby to keep the effort for both the furnace system and the firing process as small as possible.

Erfindungsgemäß wird daher das Brenngut bzw. die Scherbenlage bereits am Kühlzonenanfang bzw. in den für große Temperaturänderungen in Frage kommenden Bereichen durch mindestens ein, im allgemeinen aber mehrere direkt Kalt- oder Mischluft zuführende Kühlsysteme intensiv gekühlt, wobei die jeweils erforderliche Kalt- bzw. Mischluftmenge in an sich bekannter Weise geregelt zugeführt wird.According to the invention, the material to be fired or the layer of broken glass is therefore intensively cooled at the start of the cooling zone or in the areas that are suitable for large temperature changes by at least one, but generally several cooling systems that supply cold or mixed air directly, with the required amount of cold or mixed air is supplied regulated in a manner known per se.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Durchgangs- bzw. Schnellbrandofens besteht darin, dass der Gegenluftstrom sowohl oberhalb als auch unterhalb der Brenngutlage vom Ofenauslauf beginnend durch die Abkühlzone und in weiterer Folge durch die Brennkammer und die Vorwärmzone zum Ofeneinlauf geführt ist.Another advantage of the continuous or rapid firing furnace according to the invention is that the counter-air flow is guided both above and below the firing layer from the kiln outlet through the cooling zone and then through the firing chamber and the preheating zone to the kiln inlet.

Insbesondere ist im Zuge eines optimalen Brennausfalles bzw. einer größtmöglichen Durchsatzleistung bei dichter Beschickung eines vorzugsweise als Rollenherdofen ausgeführten Ofens ein Anglasieren von neben- und hintereinanderliegenden Stücken dadurch vermieden, dass die Herdrollen im Bereich der Glasurerweichung des Brenngutes in Förderrichtung einen zunehmend größeren Durchmesser aufweisen.In particular, in the course of an optimal firing failure or maximum throughput when a furnace, preferably designed as a roller hearth furnace, is densely loaded, glazing of adjacent and one behind the other pieces is avoided by the fact that the hearth rollers in the area of the glaze softening of the firing material have an increasingly larger diameter in the conveying direction.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and described in more detail below.

Fig. 1 zeigt das Zeit-Temperaturdiagramm eines erfindungsgemäßen Rollenherdofens.Fig. 1 shows the time-temperature diagram of a roller hearth furnace according to the invention.

In Fig. 2 ist der zugehörige Ofen im axialen Vertikalschnitt abgebildet.In Fig. 2, the associated furnace is shown in axial vertical section.

In Fig. 3 ist eine Variante des Ofenauslaufes des in Fig. 2 dargestellten Ofens abgebildet, wobei die die Kaltluft in denIn Fig. 3 a variant of the furnace outlet of the furnace shown in Fig. 2 is shown, the cold air in the

Ofenauslauf einbringenden Lüfter anders als in der vorgenannten Figur angeordnet sind.Furnace outlet introducing fans are arranged differently than in the aforementioned figure.

In dem in Fig. 1 dargestellten Zeit-Temperaturdiagramm ist mittels des strichlierten Linienzuges ein Brennkurvenverlauf eines herkömmlichen Tunnelofens mit in der Zeiteinheit weitgehend gleichmäßigem Temperaturanstieg und Temperaturabfall dargestellt, wogegen die vollausgezogene Kurve den Brennkurvenverlauf der erfindungsgemäßen Ofenvariante wiedergibt. Charakteristisch für den Brennkurvenverlauf ist hierbei vor allem der steile Temperaturanstieg im Bereich des dem Vorwärmen des Brenngutes dienenden Ofenteiles sowie der zumindest ebenso steile oder noch steilere Temperaturabfall im Gebiet des Brennzonenendes, so dass eine erhebliche Verkürzung des erfindungsgemäßen Ofens gegenüber den bisher gebräuchlichen Öfen offensichtlich ist.In the time-temperature diagram shown in FIG. 1, the dashed lines show a firing curve of a conventional tunnel furnace with a temperature rise and fall that is largely uniform in the unit of time, whereas the full curve reproduces the course of the firing curve of the furnace variant according to the invention. Characteristic of the firing curve is the steep rise in temperature in the area of the furnace part used to preheat the material to be fired and the at least equally steep or even steeper temperature drop in the area of the end of the firing zone, so that a considerable shortening of the furnace according to the invention compared to the furnaces previously used is obvious.

In Fig. 2 ist der eigentliche Rollenherdofen mit 1 und die Förderollenstrecke mit 2 bezeichnet. Der Obeneinlauf befindet sich in der Zeichnung links. Die Förderrichtung des Brenngutes ist durch je einem am Ofeneinlauf und am Ofenauslauf dargestellten Pfeil FR angegeben. Die am Ofenauslauf für die Einbringung der Kühlluft in den Ofen bzw. in den durch den Rollenherd und die Brenngutlage in einen oberen und einen unteren Ofenkanal unterteilten Ofentunnel vorgesehenen Lüfter sind mit 3 und 4, die Kaltluftzuführungen am Brennzonenende mit 5 und 6 und die zugehörigen Kühlsysteme mit 7 und 8 bezeichnet, während die beiden die vorgewärmte Luft in die Vorwärmzone fördernden Lüfter mit 9 und 10 benannt sind und der Luftabzug mit 11 bezeichnet ist. Die Bewegungsrichtung der Kühlluft ist durch unbezeichnete Richtungspfeile angegeben, während die Beheizungseinrichtungen in der Brennzone schematisch durch die Teile 12 und 13 angedeutet sind.In FIG. 2, the actual roller hearth furnace is denoted by 1 and the conveyor roller line is denoted by 2. The top inlet is on the left in the drawing. The direction of conveyance of the material to be fired is indicated by an arrow FR shown at the kiln inlet and at the kiln outlet. The fans provided at the kiln outlet for introducing the cooling air into the kiln or into the kiln tunnel, which is divided into an upper and a lower kiln channel by the roller hearth and the firing layer, are indicated by 3 and 4, the cold air inlets at the end of the firing zone by 5 and 6 and the associated cooling systems denoted by 7 and 8, while the two fans promoting the preheated air into the preheating zone are denoted by 9 and 10 and the air vent is denoted by 11. The direction of movement of the cooling air is indicated by unmarked directional arrows, while the heating devices in the combustion zone are indicated schematically by parts 12 and 13.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung eines Brennofenauslaufes 1, in dessen Innerem sich die unmittelbar die Kaltluft fördernden Lüfterteile befinden, während die Antriebe der Lüfter 3 und 4 wenigstens teilweise außerhalb des Ofens angeordnet sind. In der letztgenannten Figur ist weder der Rollenherd noch das Brenngut dargestellt und der von Wirbeln und Rückströmen freie Kaltluftstrom entgegen der Brenngutförderrichtung mittels unbezeichneter Pfeile schematisch ersichtlich gemacht.Fig. 3 shows a representation of a kiln outlet 1, in the interior of which the fan parts directly conveying the cold air are located, while the drives of the fans 3 and 4 are at least partially arranged outside the furnace. In the last-mentioned figure, neither the roller hearth nor the items to be fired are shown and the cold air flow, free of eddies and backflows, against the direction of conveyance of the items to be fired is shown schematically by means of unmarked arrows.

Der Erfindungsgegenstand ist selbstverständlich nicht auf die in der Zeichnung geoffenbarte Ofenausführung bzw. auf den in der Ofenbrennkurve dargestellten Temperaturverlauf beschränkt. Die Ofenvarianten sind entsprechend der chemischen Zusammensetzung des zu verarbeitenden Rohstoffes oder Rohstoffgemisches mit Rücksicht auf die rohstoff- und ausführungsbedingte Wärmebehandlung des Brenngutes entsprechend variierbar.The subject matter of the invention is of course not limited to the furnace design disclosed in the drawing or to the temperature profile shown in the furnace curve. The furnace variants can be varied according to the chemical composition of the raw material or raw material mixture to be processed, taking into account the raw material and design-related heat treatment of the items to be fired.

Wesentlich ist vor allem die eine möglichst rasche Erwärmung und anschließende Kühlung des Brenngutes sicherstellende Belüftung- bzw. Vorwärm- und Abkühleinrichtung, die die Kühl- bzw. Vorwärmluft in Abhängigkeit vom Brenngut und der Brenngutdurchsatzgeschwindigkeit entgegen der Brenngutdurchsatzrichtung geregelt durch den Ofen fördert.Above all, the ventilation or preheating and cooling device that ensures the fastest possible heating and subsequent cooling of the objects to be fired is essential, which, depending on the objects to be fired and the flow rate of the objects to be fired, conveys the cooling or preheating air through the furnace in a controlled manner against the direction of the throughput of the objects to be fired.

Die Ausführung der Belüftungseinrichtung ist selbstverständlich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel beschränkt. So ist insbesondere hinsichtlich der Anzahl der Lüfter, deren Anordnung in Anpassung an verschieden ausführbare Ofenquerschnitte, aber auch hinsichtlich der Lüfterausführung selbst, so z.B. hinsichtlich der Lüfterleistung und Lüftersteuerung keine Einschränkung gemacht. Die Belüftungseinrichtung ist vor allem für die Vermittlung eines brennkurvengerechten Wärmeüberganges vorgesehen, so dass die von der chemischen Zusammensetzung des zu verfestigenden Brenngutes in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung sich ergebenden spezifischen Brennguteigenschaften bei einem Minimum an Ofenanlagen- und Brennkosten in hoher Qualität gewährleistet sind.The design of the ventilation device is of course not limited to the example shown in the drawing. In particular, there are no restrictions with regard to the number of fans, their arrangement in adaptation to different furnace cross-sections, but also with regard to the fan design itself, e.g. with regard to the fan power and fan control. The ventilation device is primarily intended to convey heat transfer in line with the combustion curve, so that the from the chemical composition of the material to be solidified, depending on the heat treatment, the specific properties of the material to be fired are guaranteed with a minimum of furnace equipment and firing costs in high quality.

Claims

1. Pass-through furnace, in particular roller hearth furnace, characterized in that for the most uniform possible ventilation of the material to be fired on all sides in the preheating, firing and cooling zone of the furnace, at least one air flow that generates at least one air flow counter to the direction of transport of the material and, together with the furnace heating system, is heated as quickly as possible and then as possible Rapid cooling of at least the surface of the material to be fired is provided, which essentially consists of at least one fan that acts on the material to be fired at the cooling zone outlet and at the end of the preheating zone by means of the air flow at least from above and below with cold air or warm air, and at least one fan that acts on the material to be fired at the end of the firing zone directly with cold - Or mixed air is formed, preferably in a regulated amount, acting on the fan or fan group.

2. Pass-through furnace according to claim 1, characterized in that to keep the preheating, burning and cooling time as small as possible, the ventilation system with control elements, for example temperature-dependent fan speed control elements, for controlling the air flow, preferably depending on the properties of the material to be burned and the achievement certain properties of the fired goods as well as depending on the preheating, firing and cooling process itself is equipped.

3. Pass-through furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the fan or fans located at the cooling zone outlet is or are arranged in the interior of the outlet or on the outer part of the furnace outlet, the cold air inlet through the furnace outlet or is formed by at least one slot penetrating the outlet wall with a variable cross section.

4. Passage furnace according to one of the preceding claims 1, 2 or 3, characterized in that the fan or fan group acting on the firing material in the firing zone end with cold air or mixed air is or are arranged in the firing chamber interior of the furnace or on the outer part of the furnace firing chamber end, wherein the cold air - or the mixed air inlet is formed by at least one slot with a variable cross section penetrating the wall of the combustion chamber end.

5. Pass-through furnace according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the fans or fan groups in the furnace outlet and in the firing and preheating zone are sunk and partially in the furnace inner wall for the purpose of generating an air flow as uniform as possible and avoiding return air flows are arranged distributed approximately evenly on the inner circumference of the furnace.

6. Pass-through furnace according to one of the preceding claims, characterized in that for guiding the air flow, preferably on the inside wall of the furnace, at least at the air inlet points, air guide parts, such as aprons, panels or the like. are arranged.

7. Pass-through furnace according to one of the preceding claims, characterized in that the conveyor rollers have different diameters at least in the area of the furnace firing zone or the glaze softening of the firing material in order to avoid glazing of successive parts of the firing material and are arranged in such a way that the roller diameter and roller axis spacings in the direction of the Oven outlet are increasingly larger.