DE2202115A1

DE2202115A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erwaermen von Bandmaterial

Info

Publication number: DE2202115A1
Application number: DE19722202115
Authority: DE
Inventors: Hudd Roger Charles
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1971-02-02
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1972-08-10
Also published as: FR2124881A5; IT948917B

Description

DBR/sta - P ,7224 Künchen-Pullach, den 17. Jan. 1972

Tafentanwalr

Karl A. Brose

D-8023 München - Pulladi
Wienerstr. 2, T. Mein. 7 93 35 70,7 9 J17 82

3.¹IITISH STTiL CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Bestimmungen des "Iron & Steel Act 1967", 33 Grosvenor Place, London 5.-V.1, England

Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen von Bandmaterial

"Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Bandmaterial in kontinuierlich beschickten ^/ärmofen, insbesondere öfen zum kontinuierlichen Anlassen oder Glühen von Bandstahl oder Stahlblech.

S kühlblech, beispielsweise ein stahlblech, das für die 7/eißblechherst3llang vorgesehen ist, wird mittels eines Verfahrens hergestellt, welches die Herabsetzung der Dicke eines Stahlblockes der entsprechenden Zusammensetzung in der 7/ärme einschließt, woran sich ein Kaltwalzen auf im wesentlichen die indstärke des warmgewalzten Bleches anschließt. Sine während des Kaltwalzens erzeugte zu große Härte wird soweit als möglich .durch Anlassen des Bandmaterials entfernt, und zwar entweder in einen. Haubenofen, in dam das Bandmaterial in Spulenform während des gesamten Anlaßvorgari, ;es gehalten wird, oder in einem Durchlaufofen, durch welchen das Band kontinuierlich hindurchgeführt wird .

'Vegen rior thermischen Trägheit, die einem Kasten-Glühverfahren anhaftet, int die Zeit, die erforderlich ist, um einen Anlaßzyklus zu vollenden, vergleichsweise groß, 'und der Durchsatz oiner Anlage ist niedrig, falls nicht eine Anzahl derartiger ";f'on verwendet wird, wodurch große Kapitalkosten verursacht worden. Kastengeglühtes Material ist außerdem weniger fest und weint erheblich gerLrigor gleichmäßige Eigenschaften usw. auf aLs Lm Durchlauf angelassenes '"aterial. Dieser Nachteil des Haub'inglühofens wird jodooli durch die vergleichsweise niedrige-

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ren Heizkosten für eine bestimmte Menge von Bandmaterial ausgeglichen, und die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Durchlaufglühofen zu schaffen, welcher die Vorteile eines hohen Durchsatzes und eines verbesserten Materials mit den geringeren Glühkosten im Vergleich mit dem bekannten Durchlaufglühen kombiniert .

In ihrem am weitesten gefaßten Gesichtspunkt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Erwärmen von Bandmaterial in einem Ofen im wesentlichen dadurch gelöst, daß das in den Ofen eintretende Bandmaterial in wärmetauschende Beziehung mittels eines gasförmigen Mediums mit dem aus dem Ofen austretenden Bandmaterial gebracht wird, wodurch die Wärme des austretenden Bandmaterials wirksam ist, um das eintretende Bandmaterial vorzuwärmen und dadurch den zur Erzielung der erforderlichen Temperatur des Bandmaterials nötigen Wärmeaufwand zu verringern.

Bei einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das eintretende und austretende Bandmaterial in dichte Annäherung zueinander gebracht, so daß das eintretende Bandmaterial Wärme durch Strahlung und/oder durch leitende Wärmeübertragung durch das gasförmige Medium aufnimmt. Eine zweckdienliche Wärmeübertragung durch Konvektion wird vergrößert, indem ein aufgezwungener Strom, vorzugsweise ein turbulenter Strom des gasförmigen Mediums zwischen und um das eintretende und austretende Bandmaterial erzeugt wird.

Zweckdienlicherweise wird da3 eintretende und austretende Bandmaterial derart angeordnet, daß es übereinstimmend gewunden ist, um so in einem zweckdienlichen Maße die Länge zu vergrößern, über die das Bandmaterial in warmetauschende Beziehung gebracht wird.

Im Idealfall wird der Wärmeaustausch in einer Wärmetauscherkammer durchgeführt, welche zweckdienlich geeignet ist, um das Bandmaterial in wärmetauschender Beziehung aufzunehmen, und welche derart ausgebildet ist, daß sie einen Teil de3 Wärmofens

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für das Bandmaterial bildet.

Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Wärmetauscher in einem oder für einen Ofen zum Wärmen von Bandmaterial geschaffen, welcher ein Gehäuse aufweist, das geeignet ist, um das in den Ofen eintretende Material in wärmetauschende Beziehung über ein gasförmiges Medium mit dem aus dem Ofen austretenden bandförmigen Material zu bringen, wodurch die Wärme des austretenden Bandmaterials wirksam ist, um das eintretende Bandmaterial vorzuwärmen und dadurch den zur Erzielung der angestrebten Temperatur des Bandmaterials erforderlichen Wärmeaufwand des Ofens zu verringern.

Vorzugsweise ist das Gehäuse derart ausgebildet, daß das eintretende und austretende Bandmaterial in dichte Annäherung gebracht wird, so daß das eintretende Bandmaterial die Wärme durch Strahlung und/oder durch Wärmeübertragung mittels Strahlung und/ oder Konvektion über das gasförmige I.^Tedium aufnimmt.

Zweckdienlicherweise wird die Wärmeübertragung durch Konvektion dadurch vergrößert, daß ein aufgezwungener Strom, vorzugsweise ein turbulenter Strom des gasförmigen Mediums zwischen und um das eintretende und austretende Band beispielsweise mittels Gebläsen und/oder Ventilatoren erzeugt wird, die im Innern oder direkt außerhalb des Wärmetauscherabschnittes selbst angeordnet sind.

In vorteilhafter Weise weist der Wärmetauscherabschnitt Einrichtungen zur Führung des Bandmaterials in einem gewundenen Pfad auf, um so in einem zweckdienlichen T'aße die Länge des eintretenden und austretenden Bandes zu vergröi3ern, welche in wärmetauschende Beziehung gebracht wird. Bei einer Ausführungsform wird das Band in mindestens zwei und möglicherweise mehr als zehn kontinuierliche und im wesentlichen U-förmige Windungen geführt, und es sind Blenden zwischen nebeneinanderliegenden U-förmigen Windungen angeordnet, um eine Bewegung des aufgeheizten Cases zwischen nebenoirrirriorlie/jenden U-förmigen Win-

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düngen zu verhindern, um somit den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu verbessern.

In besonders vorteilhafter Weise ist der Wärmetauscherabschnitt derart ausgebildet, so daß sich der größere Anteil des darin befindlichen Bandmateriales im wesentlichen vertikal bewegt. In diesem Falle tritt das aus dem Ofen austretende erwärmte Bandmaterial vorzugsweise in den Warmetauschabschnitt an dessen Basis ein.

Die vorliegende Erfindung ist zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Bandmaterial in den Ofen an dem gleichen Ende eintritt, an dem es den Ofen verläßt. Dies ermöglicht es, daß die Gesamtlänge des Erwärmungsabschnittes des Ofens verkürzt werden kann, ala auch ein Ende des Ofens vollständig abgeschlossen werden kann, und dadurch Wärmeverluste zusammen mit dem zur Erzielung der angestrebten Bandtemperatur erforderlichen Wärmeaufwand weiterhin verringert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht des Wärmetauscherabschnittes eines Durchlaufglühofens für Weißblech; und

Fig. 2 eine ähnliche Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Ofens nach Fig. 1.

Das für die Herstellung von Weißblech gedachte Stahlblech in Bandform wird nach vorausgehender Warmbearbeitung auf im wesentlichen die endgültige Dicke kaltgewalzt und aufgespult. Das Bandmaterial wird anschließend angelassen, um die zu große durch das Kaltwalzen verursachte Härte durch Erwärmen auf eine Temperatur von ungefähr 700 ° C zu entfernen, welche ungefähr zwanzig Sekunden lang gehalten wird. Die Erwärmung wird mittels üblicher Einrichtungen, die dem Fachmann allgemein bekannt sind, in einen

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'bekannten Anlaßofen durchgeführt, bei dein ein hoher Durchsatz erforderlich ist, und das kaltgewalzte Band wird abgespult und kontinuierlich durch den Ofen vor dem Abkühlen und Wiederaufwickeln geleitet.

Nach der vorliegenden Erfindung, wie in ?ig. 1 veranschaulicht, schließt der allgemein mit 1 bezeichnete Durchlaufglühofen einen Wärmetauscherabschnitt ein, der allgemein mit 2 bezeichnet ist. Dieser besteht aus einer zweckdienlich isolierten Leitung 4, die wirksam ist, um in dichter Rachbarschaft das anzulassende kalte Band 6 und das bereits angelassene und erwärmte Band 8, das aus dem Srwärmungsabschnitt 10 des Ofens austritt, aufzunehmen. Walzen oder äquivalente Einrichtungen, die notwendig sein können, um eine Abstützung der Bänder 6 und 3 im Innern der leitung 4 zu bilden, sind vorgesehen, jedoch nicht veranschaulicht.

Im Betrieb gibt das aus dem Wärmabschnitt 10 des Ofens 1 mit im wesentlichen der Anlaßtemperatur austretende Band 3 die Wärme an das benachbarte sich im Gegensinne bewegende Band 6, das in 'len Wärmabschnitt 10 eintreten soll, ab. Die Wärme wird teilweise durch Strahlung und teilweise durch Konvektion des gasförmigen Mediums übertragen, welches in den meisten Fällen ein inertes oder reduzierendes Ga3 ist, das zwischen und um die Bänder 6 und 8· zirkuliert. Das den Wärmetauscherabschnitt 2 verlassende Band wird anschließend auf Umgebungstemperatur in üblicher Wei^r3O abgekühlt und aufgespult.

Boi einer alternativen Ausfuhr uniform dor Erfindung, wie sie in ?ig. 2 veranschaulicht l:;t, in der gleiche Teile die gleichen 'Bozugszeicheη tragen, ist die Länge des eintretenden und austretenden in wärme tauschende Nachbarschaft gebrachten Bandmaterials vergrößert. In diesem Falle weist der Wärmetauacherabschnitt des Ofens ein Gehäuse oder eino Kammer 12 auf, die eine äußere thermische Isolierung 14 zeigt. Die Kammer 12 weist eine Einlaßöffnung 16 auf, die sowohl der Zufuhr- al3 auch der Aufwickelrspule (nicht dargestellt) gegenüberliegend angeordnet ist, und eine Aunlaßöffnung 13, die im Bereich des Wärmabschnittes 10

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des Ofens liegt. Beide Öffnungen reichen aus, um eintretende und austretende Bänder in benachbarter wärmetauschender Beziehung aufzunehmen, ohne daß ein zu großer Wärmeverlust auftritt. Im Innern der Kammer 12 sind Walzen 20 angeordnet, die wirksam sind, um die Bänder 6 und 8 in im wesentlichen U-förmig gewundenen Pfaden zu tragen und zu führen. Diese Pfadkonfiguration ermöglicht es, daß die länge benachbarter Bänder in wärmetauschender Beziehung vergrößert werden kann, ohne daß eine entsprechende Vergrößerung der Länge der Kammer 12 notwendig ist. Zwischen nebeneinanderliegenden U-förmigen Windungen sind Ablenkbleche 22 fest mit der Ober- bzw. Unterseite der Wärmetauscherkammer 20 verbunden. Die Ablenkbleche 22 sind wirksam, um eine Bewegung des erhitzten Gases zwischen den U-förmigen Windungen zu verhindern, wodurch der thermische Wirkungsgrad vergrößert wird.

Zwischen den Bändern 6 und 8 sind Ventilatoren 24 wirksam, um eine aufgezwungene Strömung des gasförmigen Mediums, üblicherweise eines inerten oder reduzierenden Gases, zu erzeugen, um so die Wärmeübertragung durch Konvektion zu vergrößern. Aufeinanderfolgende Ventilatoren oder Gebläse, die mittels jeglicher bekannter Antriebsmittel, beispielsweise Elektromotoren (nicht dargestellt) getrieben sind, die vorzugsweise außerhalb der Kammer 12 angeordnet sind, sind im Gegensinne drehend ausgebildet, um eine turbulente Gasströmung und dadurch eine maximale Wärmeübertragung zwischen den heizenden und den kühlenden Teilen des Bandes zu erzeugen.

Im Betrieb läuft das Band 6 von der Zufuhrspule durch den Wärmetauscherabschnitt 2 und wird vor seinem Eintritt in den Heizabschnitt 10 vorgeheizt, wo es dann auf eine Temperatur aufgewärmt wird, die bei ungefähr 700 ° C liegen kann, die jedoch in einem großen Bereich variieren kann, je nach Art des Stahles, der angelassen werden soll, und je nach dessen endgültiger Verwendung. Diese Temperatur wird eine kurze Zeit lang, beispielsweise zwanzig Sekunden lang, gehalten, welche ausreicht, um zu gewährleisten, daß das Band die angestrebten endgültigen Eigenschaften zeigt. Dies kann dadurch geschehen, daß die Zuführungngeschwin-

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digkeit des Bandes und/oder die Brennstoffzufuhr und Gebläsegeschwindigkeit entsprechend der Stärke des angelassenen Bandmaterials geändert und eingestellt wird. Nach Verlassen des Wärmabschnittes 10 am gleichen Ende, an dem es auch eingetreten ist, läuft das Band 8 durch den Wärmetauscher 2 und in dichter Nachbarschaft zu dem eintretenden Band 6. Die Wärme von dem austretenden Band 8 heizt das eintretende Band β vor, so daß die Wärmezufuhr zu dem Wärmabschnitt des Ofens bis zu 50 i<> oder mehr verringert werden kann.

Beispiel 2 wurde unter gesonderter Bezugnahme auf die Verwendung von Ventilatoren zur Erzeugung der Bewegung des Gases beschrieben, die notwendig ist, um die reine Übertragung durch Konvektion zwischen dem heizenden und dem kühlenden Band zu erzielen. Es ist jedoch offensichtlich, daß jegliche andere zweckdienliche Anordnung von Ventilatoren und/oder Gebläsen, die in oder gerade außerhalb des 'Wärmetauscherabschnittes angeordnet sind, gleichfalls verwendet werden können. Diese schließen Anordnungen ein, welche gegenläufig parallele Gasströme an den Oberflächen der Bänder erzeugen, und Anordnungen, welche die Verwendung von Düsen einschließen, die das Gas senkrecht oder in einem anderen zweckdienlichen Winkel auf die Oberfläche des Bandes blasen.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Wärmen von Bandmaterial in kontinuierlich beschickten Wärmöfen, insbesondere öfen zum kontinuierlichen Anlassen oder Glühen von Bandstahl oder Stahlblech, bei dem das Bandmaterial durch einen derartigen Ofen geschickt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Ofen eintretende Bandmaterial in wärmetauschende Beziehung mittels eines gasförmigen Mediums mit dem aus dem Ofen austretenden Bandmaterial gebracht wird, so daß die Wärme des austretenden Bandmaterials wirksam wird, um das eintretende Bandmaterial vorzuheizen und dadurch den Wärmeaufwand des Ofens verringert, der erforderlich ist, um eine angestrebte Temperatur deo Bandmaterials zu erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eintretende Bandmaterial und das austretende Bandmaterial in dichte Nachbarschaft zueinander gebracht werden, so daß das eintretende Bandmaterial die Wärme durch Übertragung mittels Strahlung und/oder Konvektion über das gasförmige Tied ium aufnimmt .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eintretende Bandmaterial und das austretende Bandmaterial derart angeordnet werden, daß sie entsprechend gewunden sind, um so die Länge zu vergrößern, über die das eintretende und das austretende Bandmaterial in wärmetauschend a Beziehung zueinander gebracht werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragung durch Konvektion dadurch vergrößert wird, daß eine aufgezwungene Strömung des gasförmigen Mediums zwischen dem eintretenden Bandmaterial und dem austretenden Bandmaterial erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dnß die aufgezwungene Strömung als turbulente Strömung erneuet wird.

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6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetausch in einer 7/ärnietausche rkammer durchgeführt wird, welche geeignet ist, um das eintretende and das austretende Bandmaterial in wärmetauschsnder Beziehung aufzunehmen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ^T'/ärrnetau3cherkammer Verwendung findet, die einen Teil des Ofen,; bildet.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Bandmaterial in den Ofen am gleichen Ende eingeführt wird, wie es aus diesem austritt.

'j. Wärme tauscher zur Durchführung dos Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3 und zur Ver wendung in oder für einen Ofen zum Erwärmen von Bandmaterial mit einom Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) geeignet ist, um das in den Ofen (1) eintretende Band (^) in wärmetauschend? Beziehung mittels eines gasförmigen !"odiums mit dem aus dem Ofen (1) austretenden Band (3) zu bringen, worauf die Wärme des austretenden Bandes (3) das eintretende 'Hand {'<,) vorheizt und dadurch der Wärmeaufwand do:; Ofen;', verringert wird, der erforderlich ist, um die angestrebte Bandtemperatur zu erreichen,

10. Wärme tauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dar: Oehäaso (12) derart ausgebildet ist, daß das eintretende Ti an Ί rna L'j r LaJ (6) und das au;tre tf3nde Bandmaterial (3) in richte Nachbarschaft zueinander gebracht werden, so daß das ein tretende Bandmaterial (^r>) die Wärme durch Strahlung und/ oder durch Wärmeübertragung durch Konvektion über das gasförmige ^r:.,'iu Lurn aufnimmt.

11. Wärm';Lausch-;r nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dar; Gehäuse (12) Rollen oder Walzen (20) zum Führen

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der Bänder (6) und (3) in einem gewundenen Pfad aufweist, um so die länge des eintretenden und austretenden Bandmateri-als (6 bzw. 8) zu vergrößern, die in wärmetauschende Beziehung gebracht wird.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (20) das Bandmaterial (6) und (8) in mindestens zwei kontinuierliche und im wesentlichen U-förmige Windungen leiten, und daß zwischen nebeneinanderliegenden U-förmigen Windungen Ablenkbleche (22) angeordnet sind, um die Bewegung erhitzten Gases zwischen nebeneinanderliegenden U-förmigen Windungen zu verhindern.

13· Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilatoren (24) vorgesehen sind, um eine aufgezwungene Strömung des gasförmigen Fediums zwischen und um das eintretende und austretende Bandmaterial (6 bzw. 8) zu schaffen, um so die Wärmeübertragung durch Konvektion zu vergrößern.

14. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) derart ausgebildet ist, daß der größere Teil des Bandmaterials (6) und (3) in diesem sich im wesentlichen vertikal bewegt.

15. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) derart ausgebildet ist, daß das zu erwärmende Bandmaterial (6) in den Ofen (1) an dem gleichen Ende eintritt, wie es den Ofen (1) verläßt.

16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) derart ausgebildet ist, daß das erwärmte aas dem Ofen (1) austretende Bandmaterial (S) in das Gehäuse (12) an dessen Basis eintritt.

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