DE1959713B1

DE1959713B1 - Verfahren zur reinigung der schutzgasatmosphaere eines industrieofens und zur durchfuehrung dieses verfahrens eingerichteter durchlaufindustrieofen

Info

Publication number: DE1959713B1
Application number: DE19691959713
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Moebius Hans Eberhard; Joachim Dr-Ing Wuenning
Original assignee: Firma J Aichelin; Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Current assignee: Firma J Aichelin; Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE1959713C2; AT319309B; FR2072539A5; GB1297410A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reini- zugeführt sowie sodann am Ausgang des Glühraumes gung der Schutzgasatmosphäre eines Industrieofens wieder in diesen zurückgeführt wird,
mit beheiztem Glühraum, bei dem das Schutzgas im Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet ein Kreislauf über eine Zwischenreinigung geführt wird intensiver Wärmeaustausch zwischen dem aus dem sowie einen zur Durchführung dieses Verfahrens ein- 5 Glühraum kommenden Schutzgasstrom und dem kaigerichteten Durchlaufindustrieofen mit Schutzgas- ten Glühgut statt, so daß das aus der geschlossenen atmosphäre, dessen Glühraum beidseitig durch eine Kammer abgesaugte Schutzgas eine gegenüber der Schleusenkammer für das Glühgut gegen die Außen- Ofentemperatur erheblich abgesenkte Temperatur atmosphäre abgeschlossen ist. aufweist. Außerdem werden die auf dem Glühgut

Bei der Wärmebehandlung von Metallen werden io befindlichen Verunreinigungen — insbesondere der Schutzgasatmosphären verwendet, um insbesondere adsorptiv gebundene Wasserdampf — während des Sauerstoff oder dessen Verbindungen vom Glühgut Vorwärmens des Glühgutes freigesetzt und sogleich fern zu halten. Hierbei ist eine verhältnismäßig reine abgesaugt, so daß sie nicht in den Glühraum gelan-Schutzgasatmosphäre erforderlich. Es müssen deshalb gen können. Die Desorption des auf dem Glühgut in die Atmosphäre, eindringende Verunreinigungen 15 adsorbierten Wasserdampfes ist erst bei Temperatulaufend entfernt werden. Derartige Verunreinigungen ren von etwa 800° C annähernd abgeschlossen, jekönnen in den die Schutzgasatmosphäre enthalten- doch desorbieren mehr als 50 bis 75% der adsorden Glühraum des Ofens beispielsweise dadurch ge- bierten Wasserdampfmenge bereits bei Temperaturen langen, daß der Ofenraum oder die vorhandenen bis etwa 500⁰C. Wird der in diesem Temperatur-Schleusenkammern nach dem Chargieren nicht aus- 20 bereich frei gewordene Wasserdampf sogleich abreichend gespült werden, oder daß durch Lecks im geführt, wie dies erfindungsgemäß der Fall ist, so Ofengehäuse Luftsauerstoff eindringt. Auch werden sind nachteilige Reaktionen des Wasserdampfes mit mit dem Glühgut Feuchtigkeit, Oxide oder adsor- dem Glühgut nicht mehr zu befürchten,
bierter Sauerstoff mit eingeschleppt. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit kann mit Vor-

Bei der Glühung von Stahlteilen muß beispiels- 25 teil derart vorgegangen werden, daß das gereinigte weise der Sauerstoffanteil im Schutzgas unter Schutzgas gegebenenfalls zusammen mit neu zu-0,001 Volumprozent liegen. Das bedeutet, daß bei gesetztem Schutzgas vor dem Eintritt in den Glühgroßen Öfen sehr große Schutzgasmengen erforder- raum durch Wärmetausch von dem abgesaugten unlich werden, weil die gesamte Schutzgasmenge für gereinigten Schutzgas vorgewärmt wird. Damit kann den Ofen so bemessen sein muß, daß die er- 30 die in dem abgesaugten Schutzgas enthaltene Wärmewähnten Verunreinigungen keinen Einfluß ausüben mengenutzbringend ausgenutztwerden,
können. Um zu vermeiden, daß die Schutzgasatmosphäre

Es ist bekannt, das Schutzgas im Kreislauf über durch Sauerstoff verunreinigt wird, der durch den eine Zwischenreinigung zu führen, d. h. das im Be- Glühraumabschluß am Ofenausgang trotz der Ausreiche eines Endes der Ofenkammer abgesaugte 35 gangsschleuse eintritt, kann das neue Verfahren der-Schutzgas nach Reinigung unter Zusatz frischen art ergänzt werden, daß auch am Ofenausgang aus Schutzgases zum Ausgleich von Gasverlusten wieder einem das Glühgut aufnehmenden geschlossenen in die Ofenkammer zurückzuführen. Dieses Verfah- Raum in der Nähe des äußeren Glühraumabschlusren hat jedoch den großen Nachteil, daß es unwirt- ses Schutzgas abgesaugt und der Zwischenreinigung schaftlich ist, weil das Schutzgas für die Reinigung 40 zugeführt wird. In dem geschlossenen Raum, in dem nahezu auf Raumtemperatur abgekühlt werden muß. durch die Absaugung ein geringer Unterdruck erzeugt Wird nämlich beispielsweise das Schutzgas im Be- 'wird, wird etwa eindringender Luftsauerstofi abgereiche des vorderen Ofenhalses abgesaugt, so steht führt, ohne daß er in den Glühraum gelangen kann, es an der Absaugstelle durch die meist angewandte Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-Zwangsumwälzung noch in vollem Austausch mit der 45 fahrens eingerichteter Durchlaufindustrieofen der einAtmosphäre des Glühraumes, so daß das abgesaugte gangs genannten Art ist gemäß weiterer Erfindung Schutzgas noch annähernd Ofentemperatur aufweist. dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Auch gelangen bei diesem bekannten Verfahren die Eingangsschleusenkammer eine an sich geschlossene, erst während des Aufheizens frei werdenden Ver- eine Gasverbindung mit dem Glühraum aufweisende unreinigungen auf dem Glühgut, die in Gestalt von '50 Kammer angeordnet ist, in der das kalte Glühgut Feuchtigkeit, Oxiden oder adsorbiertem Sauerstoff durch aus dem Glühraum zuströmendes heißes mit eingeschleppt werden, in vollem Umfange in die Schutzgas vorwärmbar ist, und an die Saugzugmittel Ofenatmosphäre. Auch ist es bekannt, vor Öfen, die angeschlossen sind, durch welche fortlaufend Schutzmit einer besonderen Atmosphäre arbeiten, Schleu- gas absaugbar ist.

sen anzuordnen sowie das Glühgut durch heißes 55 Äußer dem Vorteil der Vorwärmung des Glüh-

Schutzgas vorzuwärmen. gutes durch den Schutzgasumwälzstrom und der

Ziel der Erfindung ist es, einen Weg zur Reini- gleichzeitigen Abführung der Verunreinigungen weist gung der Schutzgasatmosphäre eines Industrieofens der neue Industrieofen den Vorzug auf, daß auch in zu weisen, der es gestattet, bei geringem Wärme- und der Schleusenkammer befindliche Sauerstoffreste abGasverlust eine einwandfreie reine Schutzgasatmo- 60 geführt werden, ohne im Glühraum schädlich wirken Sphäre aufrechtzuerhalten. zu können. Dadurch kann die für die Spülung

Erfindungsgemäß wird hierzu derart vorgegangen, der Schleusenkammer erforderliche Schutzgasmenge

daß in einem am Ofeneingang vorgesehenen geschlos- wesentlich gesenkt werden.

senen Raum das kalte Glühgut vor dem Eintritt in Nachfolgend wird ein Ausführunsbeispiel der Erden Glühraum durch aus dem Glühraum zuströmen- 65 findung an Hand der Zeichnung erläutert,
des heißes Schutzgas vorgewärmt wird und aus dem Die Figur zeigt einen Durchlaufindustrieofen gegeschlossenen Raum während der Vorwärmung lau- maß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seifend Schutzgas abgesaugt und der Zwischenreinigung tenansicht und in schematischer Darstellung.

Die Glühkammer 1 des schematisch veranschaulichten Ofens enthält eine Schutzgasatmosphäre; sie ist im übrigen in an sich bekannter Weise etwa mittels Strahlheizrohren beheizt, was der Einfachheit halber nicht weiter veranschaulicht ist. An die Glühkammer 1 schließt sich eihgangsseitig und ausgangsseitig ein sogenannter Ofenhals 2 bzw. 3 an, durch den das Glühgut in Pfeilrichtung in den Glühraum 1 eingebracht bzw. nach der Wärmebehandlung aus dem Glühraum 1 wieder herausgefahren wird. Der Durchlaufofen kann hierbei kontinuierlich oder taktweise arbeiten. Am Ofeneingang ist eine Eingangsschleude 4 für das Glühgut in der Verlängerung des Ofenhalses 2 vorgesehen, während am Ofenausgang eine entsprechende Ausgangsschleuse 5 anschließend an eüie bei 6 angedeutete Kühlstrecke für das Glühgut angeordnet ist. Im Anschluß an die Eingangsschleuse 4 ist eine Kammer 7 vorgesehen, die gegen den Glühraum 1 durch eine Tür 8 und gegen die Schleuse 4 durch eine weitere Tür 9 abgeschlossen ist. Die Tür 8, die nach Art einer Klappe ausgebildet sein kann, gestattet den Zustrom von heißen Schutzgasen aus dem Glühraum 1 in die Kammer 7. An die Kammer 7 ist über einen Wärmetauscher 10 ein Umwälzgebläse 11 angeschlossen, das es gestattet, aus der Kammer 7 Schutzgas abzusaugen, das aus dem Glühraum 1 nachströmt und das in der Kammer 7 befindliche kalte Glühgut vorwärmt, bevor es von dem Umwälzgebläse 11 abgesaugt wird. Das abgesaugte Schutzgas wird einer Zwischenreinigung zugeführt, die in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Sie umfaßt eine Einrichtung 12 zur katalytischen Umsetzung des freien Sauerstoffes mit den reduzierenden Bestandteilen des Schutzgases (H₂ bzw. CO), der ein Nachkühler 13 und eine Einrichtung zur Entfernung der CO₂- und H₂O-Anteile 14 nachgeschaltet ist. Die Entfernung der CO₂- und H₂O-Anteile kann beispielsweise durch Adsorption "an Zeolithen geschehen. Da die Sauerstoffumsetzung in der Einrichtung 12 je nach Art des verwendeten Katalysators bei erhöhter Temperatur abläuft, ist es zweckmäßig, das aus der Kammer 7 abgesaugte Schutzgas lediglich auf diese für die Umsetzung günstige Temperatur abzusenken. Diese Temperaturabsenkung geschieht in dem Wärmetauscher 10, an dessen Stelle in Einzelfällen auch ein Vorkühler treten kann. Der Nachkühler 13 hat die Aufgabe, die Gastemperatur auf einen für die CO₂- und H₂O-Entfernung günstigen Wert zu erniedrigen. Das aus der CO₂- und H₂O-Entfernungseinrichtung kornmende gereinigte Schutzgas wird im Bereiche des dem Ausgang zugeordneten Ofenhalses 3 über eine Leitung 15 wieder in den Glühraum 1 zurückgeführt, wobei ihm über eine Leitung 16 frisches Schutzgas zum Ausgleich von Gasverlusten zugesetzt wird. Das gereinigte Schutzgas und das zugesetzte Schutzgas werden hierbei über den Wärmetauscher 10 geleitet, so daß sie vor dem Eintritt in den Glühraum 1 vorgewärmt werden, während das abgesaugte Schutzgas gleichzeitig gekühlt wird. Für den Fall, daß an Stelle des Wärmetauschers 10 ein Vorkühler verwendet wird, ist die Leitung 15 unmittelbar an den Ofenhals 3 angeschlossen.

Um zu vermeiden, daß von der Ausgangsschleuse 5 her Luftsauerstoff in den Glühraum 1 eindringt, kann in einer fakultativen Ausführungsfonn vor der Ausgangsschleusenkammer eine bei 17 angedeutete, von dem Glühgut durchlaufene zweite geschlossene Kammer mit Türen 18,19 vorgesehen werden, aus der durch das Umwälzgebläse 11 über eine Leitung 20 ebenfalls Schutzgas abgesaugt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung der Schutzgasatmosphäre eines Industrieofens mit beheiztem Glühraum, bei dem das Schutzgas im Kreislauf über eine Zwischenreinigung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem am Ofeneingang vorgesehenen geschlossenen Raum das kalte Glühgut vor dem Eintritt in den Glühraum durch aus dem Glühraum zuströmendes heißes Schutzgas vorgewärmt wird und aus dem geschlossenen Raum während der Vorwärmung laufend Schutzgas abgesaugt und der Zwischenreinigung zugeführt sowie sodann am Ausgang des Glühraums wieder in diesen zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte Schutzgas gegebenenfalls zusammen mit neu zugesetztem Schutzgas vor dem Eintritt in den Glühraum durch Wärmetausch von dem abgesaugten ungereinigten Schutzgas vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch am Ofenausgang aus einem das Glühgut aufnehmenden geschlossenen Raum in der Nähe des äußeren Glühraumabschlusses Schutzgas abgesaugt und der Zwischenreinigung zugeführt wird.

4. Zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichteter Durchlaufindustrieofen mit Schutzgasatmosphäre, dessen Glühraum beidseitig durch eine Schleusenkammer für das Glühgut gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Eingangsschleusenkammer (4) eine an sich geschlossene, eine Gasverbindung mit dem Glühraum (1) aufweisende Kammer (7) angeordnet ist, in der das kälte Glühgut durch aus dem Glühraum (1) zuströmendes heißes Schutzgas vorwärmbar ist und aus der durch angeschlossene Saugzugmittel (11) fortwährend Schutzgas absaugbar ist.

5. Industrieofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der geschlossenen Kammer (7) abgesaugte Schutzgas durch einen auch von dem rückgeführten gereinigten Schutzgas durchströmten Wärmetauscher (10) geführt ist, in dem das gereinigte Schutzgas durch Wärmetausch vorwärmbar ist.

6. Industrieofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausgangsschleusenkammer (5) eine zweite, vom Glühgut durchlaufene geschlossene Kammer (17) angeordnet ist, an die Saugzugmittel (11) angeschlossen sind, durch die fortwährend Schutzgas aus der Kammer (17) absaugbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY