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Ofen fUr periodischen Betrieb Die vorliegende Erfindung befaßt sich
mit der Ausbildung des Herdes von Kammeröfen, Herdwagenöfen und Haubenöfen fUr periodischen-und
zeThveili9en Betrieb Bei Kammeröfen, zu denen auch Herdwagenöfen, Haubenöfen und
ähnliche Konstruktionen zu zählen sind, kommt es bei der Wärmebehandlung insbesondere
darauf an, eine gute Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der Temperatur am WerkstUck
zu erzielen.
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Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Rauchgase im Ofen umzuwälzen.
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Dies geschieht im Temperaturbereich bis etwa 8000C mit Hilfe von Ventilatoren,
die die Rauchgase an geeigneten Stellen aus dem Ofen absaugen und wieder einblasen.
Weiter ist bekannt, die Abgase mittels sogenannter Hochgeschwindigkeitsbrenner umzuwolzen,
die ihre Rauchgase weitgehend ausgebrannt und mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung
von 100 m/sek. in den Ofen blasen. Um eine gute Umspülung zu erzielen ist es bekannt,
das Wärmgut nicht unmittelbar auf den Herd, sondem mit Hilfe besonderer Stutzen
( Setzhilfsmittel, auch Brammen genannt ) aufzulogem, so daß ein freier Raum zwischen
Wärmgut und Herd verbleibt.
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Öfen fUr die Warmebehandlung im zeitweiligen oder periodischen Betrieb
kühlen zwischen den einzelnen Warmeprozessen erheblich ab. Beim Warmprozess muß
daher eine erhebliche Wärmemenge bei der jedes -maligen Aufwärmung des Ofengehduses
eingebracht werden. Da diese Wärmemenge einen Verlust darshllt und den Energieoufwand
und damit die Kosten erhöht, ist man dazu ubergegangen, die Ofenwönde
nicht
mehr in den normalen Qualitäten des feuerfesten Schamotte Materials mit Raumgewichten
um 1,8 g/crn auszufuhren, sondern die Wände mit besonders leichten feuerfesten Steinen
oder sonst leichtem Isoliermaterial auszurüsten Das Baumgewicht dieser Feuerleichtsteine
und Isoliermaterialien übersteigt dabei nicht den Wert von 1 g/ cm³.
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Mit diesen Maßmahmen konnte die Temperaturgleichmäßigkeit an den WerkstUcken
erheblich verbessert und der Energieverbrauch erheblich gesenkt werden. Die steigenden
Qualitätsaforderungen mochen jedoch Jie Einhaltung immer engerer Temperaturtoleranzen
erforderlich. Die Erfahrung zeigt, daß vom warmetechnischen Standpunkt aus bei schwierigem
Besatz mit Wärmgut gewisse Parin tien der Wärmgutoberfldchen wahrend des Aufheizens
der Temperatur etwas zurOckbleibrn.Zur Erläuterung dient Abbildung 1. Hierbei bezeichnet
1 die Ofenwand, 2 den Herdwagen, 3 das Wörmgut, das in diesem Falle aus 3 Walzen
besteht, 4 die Brammen, auf denen das W8rmgut aufgelegt ist, 5 die symbolisch dargestellten
Umwälzbrenner, deren Strahl in den freien Raum zwischen Wönngut und Herdwagen gerichtet
ist, 6 die vertikal nach oben gerichteten Umwälzbrenner und 7 die TUr des Ofens.
Die Erfahrung die zeigt, daß beim Beispiel noch Abbildung 1 insbesondere noch innen
und unten gerichteten Partien der unteren Walzen während des Aufheizens in der Temperatur
zurückbleiben. Dieser Bereich ist mit 8 gekennzeichnet.
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Man hat bereit eine Reihe von Maßnehmen vorgeschlagen und ausgeführt,
um diese TemperaturungleTchmäßigkeit während der Aufheizers zu mindern. Insbesondere
hot man die Intensitot der Umwälzung gesteigert und auch die Brennerleistung der
horizontal gerchteten
Brenner àm Verhöltnis Lur Gesamtbrennerleistung
gesteigert. Man hat auch schon versucht, nur mit horizontalen Brennem zu arbeiten.
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Die steigenden Qualiffltsanforderungen erfordern jedoch noch eine
weitere Verbesserung der Gleichmößigkeit. Elfindungsgem8ß wird dies dadurch erreicht,
daß der Herd nur an bestimmten, für die Auflagerung der StULe'n f<ir das Wärmgut
dienenden Stellen aus festen und feuerfesten Materialien mit einem Ptumgewicht von
3 Uber 1 g/cm ausgefUhrt ist, wUhrend die dazwischen liegenden Partien des Herdes
einen ähnlichen Isolationsaufbau wie die Ofenraumwand haben und aus feuerfestem
Material bestehen, dessen Raumgewicht 1 g/cm3 nicht überschreitet Die Herde werden
bei den bekannten Ausftihrungen gleichraßig mit einer dicken Schicht aus schwerem,
feuerfesten Material mit bumgewichten von größen-J.
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ordnungsmäßig 1,8 g/cmZ aufgebaut. Dieses Material weist nicht nur
die erforderliche Feuerfestigkeit auf, sondem ist auch in der Lage, gleichzeitig
hohe mechanische Belastungen zu tragen, wie sie bei der Belegung des Herdes mit
schweren Werkstücken auftreten. Diese Ausfuehrung war eine Notwendigkeit, solange
man die Werkstücke in beliebiger Weise unmittelbar auf dem Herd lagerte.
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Während die bisherigen Maßnahmen zur Verbesserung der Temperaturgleichmäßigkeit
beim Aufheizen von einer Verbesserung der Umwälzung bzw. der Beheizung ausgingen,
berucksichtigt die erfindungsgemaße Lösung, daß auch bei idealen Aufheiz - und Umwtilzverhtiltnissen
die Temperaturen an verschiedenen Stellen der Werkstücke während des Aufheizens
voneinander abweichen, wenn die Ofenumhullung starke Unterschiede in ihrer Wärmekapazität
aufweist. Die relativ dünnen Wönde der periodischen Öfen, die zudem aus leichtem
Material aufgebaut sind, nehmen beim Aufheizen nur relativ wenig WIrmeenergie auf
und folgen daher der Rauchgastempenatur relativ schnell. Der Herd mit seinem dicken
Aufbau aus schweren,
festen Steinen hat dagegen ein großes Wärmeschluckvermögen
beim Aufheizen und folgt der Temperatur der Rauchgase entsprechend langsamer. Eine
Ausführung des größten Teiles der Herdes in leichtem Isoliermaterial gleicht die
wdrmetechnischen Eigenschaften des Herdes an die der Ofenwende bzw. Ofendecke an.
Dadurch wird auch die Sekundörstrahlung der Wandungen auf das Wärmgut während des
Aufhei vorganges vergl eic hmaßigt und damit die Temperuturgleichmüßigkeit der Werkstücke
selbst verbessert. Da zu einer Erzielung einer guten Umwälzung der Rauchgase das
Wörmgut ohnehin auf schmale Stutzen gelagert werden muß und da weiterhin diese Stützen
nur zwischen den horizontal gerichteten Brennem angebracht werden dürfen, so daß
die Brennerstrahlen nicht auf die StUtzen auftreffen, sind ohnehin nur bestimmte
Bereiche des Herdes fUr die Auflagerung verfügbar. An diesen Umstand hat sich die
Praxis seit der EinfUhrung der Stützen gewöhnt. Die Uberigen Bereiche des Herdes
können daher zur Erzielung einer besseren Tempe raturgleichmClnigkeit in leichtem,
feuerfesten Material, das nur geringe mechanische Festigkeit besitzt, ausgeführt
werden.
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In Abbildung 1 sind die Partien des Herdea,die in schwerem, feuerfesten
Material mit hoher mechanischer Festigkeit ausgerustet sind, mit 9 bezeichnet. Der
uberige Herd besteht aus leichtem Material geringer Festigkeit.
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In Abbildung 1 ist also ein Kammerofen vorgeschlagen, dessen Herd
nur an den fur die Auflagerung der Stützen dienenden Stellen aus normalem, festen,
feuerfesten Material ausgeführt ist. Die dazwischen liegenden Partien des Herdes
bestehen aus feuerfestem Material, dessen 3 Raumgewicht 1 g/cm nicht überschreitet
Die Beheizung erfolgt ganz oder teilweise durch horizontale Hochgeschwindigkeitsbrenner,
und die ftir die Auflagerung der Stutzen dienenden Stellen sind nur zwischen
den
Brennerachsen angeordnet. Dabei ist beispielsweise auf der linken Hälfte des Herdwagens
im Schnitt B - B die Stärke des leichten Isoliermaterjals in der gesamten Herdhdhe
belassen, während auf der rechten Herdhölfte der Darstellung eine Ausführung vorgeschlagen
ist, bei der die bisher uebliche Mauerstarke nu r im Bereich der Auflagerung beibehalten
ist und die Stanze der nicht tragfähigen Isolierschichten, entsprechend dem höheren
spezifischen Isolierwert des leichten Materials schwächer aufgeführt ist.
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In weiterer Abbildung der Erfindung wird ein Ofen vorgeschlagen,
dessen Herd zwischen den Brennerachsen Streifen aus feuerfestem und hochtragfhigem
Material besitzt, die mit spezifisch leichtem isoliermaterial abgedeckt sind, wobei
das leichte Abdeckmaterial jeweils an den Stellen abgenommen wird, an dem die Stutzen
fur das betreffende Wärmgut angeordnetwn.Bei dieser AusfUhrung reichen also die
hochfesten Streifen des festen Materials nicht bis zur allgemeinen Herdoberfläche
Dadurch wird die erfindungsgemäße Wirkung noch vergrößert.
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Bei dem, dem Stand der Technik entsprechenden Herd aus einer durchgehenden
starken Schicht aus hitzebestöndigem und mechanisch hoch beanspruchbarem Material
erfährt die Oberfläche des r'pr Herdes eine Erwärmung entsprechende Dehnung, Da
Temperaturen und Ausdehnungskoeffizienten von Wärmgut und Herdoberfläche im allgemeinen
nicht sehr weit von einander abweichen und da der Herd durchgehend hohe mechanische
Beanspruchungen aufnehmen kann, bereitet die Wärmedehnung des Wo gutes bei der Auflagerung
keine Schwierigkeiten. Da die Oberflache des erfindungsgemöflen Herdes jedoch im
wesentlichen aus leichtem Isoliermaserial mit geringer mechanischer Festigkeit besteht,
besteht keine Sicherheit dafür, daß die Herdoberfläche als Ganzes eine der
Temperatur
entsprechende Dehnung erföhrt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen,
daß bei der Auflagerung von langem Wörmgut eine Stütze als Festpunkt, die zweite
Stütze als Loslagerung ausgebildet wird. In Abbildung 1 bezeichnet 4 die als Festpunkt
aufgeführte Stütze, während 10 eine Loslagerung darstellte die als Einzelheit A
in größerem Manstab dargestellt ist. Man erkennt das Unterteil 11, auf dem das Oberteil
12 gelagert Ist, so daß eine Pendel stütze fUr das W8rmgut entsteht. 11 und 12 bestehen
vorzugsweise aus hitzebestandigem Stahl.