DE1940376B2

DE1940376B2 - Verfahren zur Waermebehandlung von Drahtbunden und Industrieofen zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1940376B2
Application number: DE19691940376
Authority: DE
Inventors: Wuenning Dr-Ing Joachim
Original assignee: Firma J Aichelin
Current assignee: Firma J Aichelin
Priority date: 1969-08-08
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1970-11-19
Also published as: DE1940376A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Drahtbunden, bei dem die übereinandergestapelten Drahtbunde in der Ofenkammer eines Industrieofens unter Zwangsumwälzung der heißen Ofengase aufgeheizt werden, sowie einen Industrieofen mit zumindest einer beheizten, mit einer Einrichtung zur Zwangsumwälzung der heißen Ofengase ausgerüsteten Ofenkammer zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Wärmebehandlung von Draht aus Stahl oder NE-Metall geschieht häufig in der Weise, daß der Draht in Form von Bunden behandelt wird. Da jede Windung eines solchen Bundes nach der Wärmebehandlung die gleichen technologischen Eigenschaften aufweisen rnuß,<-ist bei der Wärmebehandlung eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung über den ganzen Bundquerschnitt sicherzustellen.- Dies wird durch teilweise komplizierte Temperatur-Zeit-Programm,e erreicht. Wird die Wärme innerhalb des Bundes vdrnehmli ch durch Strahlüng von einer Windung auf die andere übertragen, so müssen in den erwähnten Temperatur-Zeit-Programmen für den erforderlichen Temperaturausgleich verhältnismäßig lange Zeitspannen eingerechnet werden, die den Gesamtprozeß verlängern. Dieser Umstand galt bisher als unabänderlich. Es wurde lediglich versucht, innerhalb der Ofenkammer dadurch eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung zu erzielen, daß die heißen Ofengase zwangsumgewälzt wurden.
Ziel der Erfindung ist es, einen Weg zu weisen, der es gestattet, die Wärmebehandlung von Drahtbunden wesentlich zu intensivieren und bei gleichmäßigerer Behandlung: der einzelnen Drahtwindungen kürzere Behandlungszeiten' zu ermöglichen. Außerdem soll die Oberfläche aller Drahtwindungen -möglichst gleichmäßig der Einwirkung der Ofenatmosphäre ausgesetzt sein, was insbesondere für das sogenannte Reaktionsglühen von Bedeutung ist, wo ein Stoffaustausch zwischen der Ofenatmosphäre und dem Drahtmaterial herbeigeführt werden muß.
Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß derart vorgegangen, daß die Ofengase unter im wesentlichen gleichmäßiger Umspülung der einzelnen Drahtwindungen im wesentlichen radial zwangsweise durch die Drahtbunde hindurchgeführt werden.
Dieser verblüffend wirksame Gedanke ist keineswegs naheliegend. Drahtbunde sind nämlich rein äußerlich gesehen verhältnismäßig dichte Gebilde, die zunächst den Eindruck vermitteln, daß sie größeren Gasmengen bei der Hindurchleitung einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzen werden. Mit einem Umwälzgebläse können aber bei Temperaturen über 6500 C aus Festigkeitsgrtinden nur relativ niedrige Drücke erzeugt werden. Erst eine genaue Untersuchung der Querschnittsverhältnisse bei Draht bunden läßt erkennen, daß das bisher bestehende Vorurteil nicht gerechtfertigt war, sondern der zur Verfügung stehende freie Querschnitt für den Durchtritt der Gase ausreichend ist. Diese Überlegungen wurden durch Versuche bestätigt, die zeigten, daß die erforderlichen Gasmengen mit wenigen Millimetern Druckverlust tatsächlich durchgesetzt werden können.
Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das erfindungsge--mäße Verfahren in der Weise durchgeführt wird, daß die von der Drahtbundaußenseite her zuströmenden Ofengase von der Mitte des Drahtbundstapels aus abgesaugt werden. Praktisch kann dies in der Weise durchgeführt werden, daß der Drahtbundstapel in der Ofenkammer auf einen mit der Saugseite eines Umwälzgebläses verbundenen gasdurchlässigen Boden aufgesetzt und sein mittlerer Hohlraum auf der oberen Seite durch einen aufgesetzten Deckel abgeschlossen wird. Im übrigen wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, wenn die Drahtbunde mit zumindest 500 Nm3 Gas pro Stunde und Tonne Draht durchströmt werden.
Nach dem Glühen müssen die Drahtbunde auf Normaltemperatur abgekühlt werden, was aus technologischen Gründen ebenfalls möglichst gleichmäßig erfolgen soll. Nach den bisher bekannten Verfahren war hierfür eine Abkühlzeit in der Größenordnung von mehreren Stunden erforderlich. Das erEndungsgemäße Wärmebehandlungsverfahren kann nun derart -abgewandelt werden, daß die Drahtbunde nach dem Glühen durch zwangsweise durch sie hindurchgeführtes Kühlgas abgekühlt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn das Gas unmittelbar nach dem Austritt aus dem Drahtbundstapel gekühlt und sodann im Kreislauf wieder in die Kühlkammer zurückgeleitet wird.
Das neue Verfahren gestattet es, mit einer Abkühlzeit von weniger als einer Stunde im Regelfalle auszukommen.
Die Durchführung des neuen Verfahrens in einem Industrieofen zeichnet sich dadurch aus, daß sie nur wenige und sehr einfache Zusatzeinrichtungen erfordert. Ein solcher für das neue Verfahren eingerichtete Industrieofen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenkammer zumindest einen an die Saug- oder Druckseite eines Umwälzgebläses angeschlossenen gasdurchlässigen Boden oder Rost enthält, auf den die Drahtbunde in Stapelform auflegbar sind, wobei der Drahtbundstapel durch einen gegenüber dem Boden oder Rost fixierbaren Deckel abgedeckt ist. Um eine möglichst hohe Gasmenge fördern zu können, ist es zweckmäßig, daß das Umwälzgebläse im relativ kältesten Teil des Kreislaufes der Ofengase angeordnet ist. In dem Falle, daß auch die Abkühlung nach dem Glühen mittels durch die Drahtbunde hindurchgeführter Kühlgase vorgenommen werden soll, ist es deshalb vorteilhaft, zwischen der Saugseite des Umwälzgebläses und dem gasdurchläsigen Boden oder Rost eine Kühleinrichtung anzuordnen.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zu seiner Durchführung eingerichteten Industrieöfen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Industrieofens dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Industrieofen gemäß der Erfindung im Querschnitt durch die Glühzone, F i g. 2 den Industrieofen nach F i g. 1 im Querschnitt durch die Kühlzone, Fig.3 einen Drahtbundstapel für den Industrieofen nach F i g. 1 in perspektivischer Darstellung und in einem anderen Maßstab, Fig.4 und 5 jeweils einen Drahtbundstapel im Querschnitt mit zwei verschiedenen Füllfaktoren, jeweils im Ausschnitt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Ofengase zwangsweise durch die Drahtbunde hindurchgeführt, wobei der Wärmeausgleich innerhalb der Drahtbunde im wesentlichen durch konvektive Wärmeübertragung bewirkt wird. Die Wirkungsweise soll an dem folgenden Ausführungsbeispiel erläutert werden: Durch einen Stapel vonBunden aus warmgewalztem 10-mm-Stahldraht mit den folgenden Abmessungen Bundaußendurchmesser . . 1250 mm Bundinnendurchmesser . 900 mm Stapelhöhe . 1500 mm Nettogewicht .. 1,5 t Füllfaktor . . . 0,21 wird Gas von außen radial nach innen hindurchgeführt, und zwar 2000 Nm3 pro Stunde. Hierbei wurde ein Druckverlust von nur wenigen Millimetern festgestellt. Wegen der günstigen Wärmeübertragung an den vielen Windungen erfolgt eine sehr gute Ausnutzung der Wärmekapazität des Gases, so daß eine Gasmenge, deren Wärmekapazität etwa zwei- bis dreimal größer ist als die des Stapels (entsprechend den etwa 2000 Ems), zur Durchwärmung ausreichend ist. Für das Aufheizen und Durchwärmen des Stapels von Raumtemperatur auf Glühtemperatur sind weniger als 1 Stunde erforderlich, im Gegensatz zu mindestens 2 Stunden nach den bisher üblichen Verfahren.
Die Abkühlung des Stapels mittels hindurchgeführter Kühlgase geschieht in weniger als einer Stunde.
In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäß ausgestatteter Roststoßofen veranschaulicht. In die feuerfest ausgekleidete Ofenkammer 1 ragen Strahlheizrohre 2 üblicher Bauart, die in einzelnen Zonen durch eine Muffel 3 gegen den Ofenkammerinnenraum abgeschirmt sind. Die an den Strahlheizrohren 2 erwärmten heißen Ofengase können durch ein bei 4 angedeutetes Umwälzaggregat abgesaugt werden, dessen Saugseite in einen Kanal 5 mündet, der unterhalb der das Glühgut tragenden Herdschienen 6 verläuft.
Die einzelnen Drahtbunde 7 sind in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise in Stapelform auf einer Palette 8 in Gestalt eines gasdurchlässigen Rostes angeordnet.
Der innerhalb des Stapels der- Drahtbunde 7 befindliche Hohlraum 9 ist auf der oberen Seite durch einen Deckel 10 abgedeckt, der mit einem Kragen 11 in den Hohlraum hineinragt, so daß auch im Falle einseitig vorstehender Drahtwindungen eine sichere Abdeckung gewährleistet ist. Im übrigen ist der Deckel 10 über Schienen 12 und Ständer 13 gegenüber der Palette 8 fixiert, wie dies aus Fig. 3 zu ersehen ist.
Die in den Fig. 1 bis 3 der Einfachheit halber lediglich in ihren Umrissen dargestellten Drahtbunde 7 setzen sich tatsächlich aus einzelnen Drahtwindungen 14 zusammen, die etwa in der aus den Fig.4 und 5 ersichtlichen Weise in durchschnittlichen Abständen nebeneinanderliegen, so daß sich ein Füllfaktor, beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 bis 0,4, ergibt.
Das Umwälzgehäuse 4 saugt die heißen Ofengase in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise aus dem Hohlraum des Stapels der Drahtbunde 7 ab. Da derHohlraum 9 einseitig durch den Deckel 10 abgedichtet ist, strömen die Ofengase in der in Fig. 1 durch Pfeile veranschaulichten Richtung von außenher in radialer Richtung durch die Drahtbunde 7 hindurch, deren Windungen dadurch gleichmäßig durch konvektive Wärmeübertragung aufgeheizt werden.
Während Fig. 1 die Glühzone des Roststoßofens zeigt, veranschaulicht F i g. 2 die Kühlzone dieses Ofens im Querschnitt. Wie aus -der Fig.2 zu ersehen, ist der Saugseite des Umwälzgebläses 4 in dieser Zone ein Kühler 17 vorgeschaltet, dessen Kühlwasseranschlüsse bei 18 veranschaulicht sind und der von dem aus dem Hohlraum 9 des Drahtbundstapels abgesaugten Gas- durchströmt ist, welches durch eine Muffel 19 längs derKühlkammerwandung hochgeführt, im Kreislauf sodann wieder in die Kühlkammer zurückgeführt wird, von wo aus es die Drahtbunde 7 radial nach innen entsprechend den eingezeichneten Pfeilen durchsetzt.
Das Umwälzaggregat 4 ist im relativ kältesten Teil des Gaskreislaufs angeordnet, was auch für die Verhältnisse in der in Fig. 1 veranschaulichten Glühzone gilt.
Das neue Verfahren kann im übrigen auch bei verschiedenen anderen für die Wärmebehandlung von Drahtbunden in Frage kommenden Öfen angewandt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Drahtbunden, bei dem die übereinandergestapelten Drahtbunde in der Ofenkammer eines Industrieofens unter Zwangsumwälzung der heißen Ofengase aufgeheizt werden, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Ofengase unter im wesentlichen gleichmäßiger Umspülung der einzelnen Drahtwindungen im wesentlichen radial, zwangsweise unmittelbar durch die Drahtbunde selbst hindurchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Drahtbundaußenseite her zuströmenden Ofengase von der Mitte des Drahtbundstapels aus abgesaugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtbunde mit zumindest 500Nm3 Gas pro Stunde und Tonne Draht durchströmt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtbunde nach dem Glühen durch zwangsweise durch sie hindurchgeführtes Gas abgekühlt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas unmittelbar nach dem Austritt aus dem Drahtbundstapel gekühlt und sodann im Kreislauf wieder zurückgeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbundstapel in der Ofenkammer auf einen mit der Saug- oder Druckseite eines Umwälzgebläses verbundenen gasdurchlässigen Boden aufgesetzt und sein mittlerer Hohlraum auf der oberen Seite durch einen aufgesetzten Deckel abgeschlossen wird.

7. Industrieofen mit zumindest einer beheizten, mit einer Einrichtung zur Zwangsumwälzung der heißen Ofengase ausgerüsteten Ofenkammer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenkammer (1) zumindest einen an die Saug- oder Druckseite eines Umwälzgebläses (4) angeschlossenen gasdurchlässigen Boden (8) oder Rost enthält, auf den die Drahtbunde (7) in Stapelform auflegbar sind, und daß der Drahtbundstapel durch einen gegenüber dem Boden (8) oder Rost fixierbaren Deckel (10) abgedeckt ist.

8. Industrieofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (10) einen in den Hohlraum (9) des Drahtbundstapels hineinragenden Kragen (11) aufweist.

9. Industrieofen nach Anspruch 7, mit im Kreislauf geführten Ofengasen, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Umwälzgebläse (4) im relativ kältesten Teil des Kreislaufes angeordnet ist.

10. Industrieofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Saugseite des Umwälzgebläses (4) und dem gasdurchlässigen Boden (8) oder Rost eine Kühleinrichtung (17) angeordnet ist.

11. Industrieofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Boden (8) oder Rost mit den darauf befindlichen Drahtbunden (7) durch die Ofenkammer (1) hindurchbewegbar ist.