DE2244913A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von bandstahl - Google Patents

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER WO MDNCHEN22

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Telex 05-28380

PATENTANWÄLTE

' P 5142 ■ 13. September 1972

MP/Sch.

Patentanmeldung

Allegheny Ludlum Industries, Inc.,

2000 Oliver Building, Pittsburgh, Pennsylvania 1522 USA

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandstahl

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandstahl in Bundform, wobei ein Bund in einen Vorofen an der Eingangsseite eines länglichen Ofens gebracht, der Vorofen verschlossen und von gasförmigen Verunreinigungen gereinigt wird, anschließend das Bund aus dem Vorofen in den Ofen verbracht und von der Eingangsseite durch aufeinanderfolgende Heiz- und Kühlzonen des Ofens geführt wird, während durch den Ofen ein nicht oxidierendes Gas zirkuliert, una abschließend das Bund an dem Ausgangsende des Ofens entnommen wird. ·

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$J9812/Q921

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Die Erfindung betrifft damit insbesondere einen Ofen, und ein die Ofenführung betreffendes Verfahren zur Glühbehandlung ganzer Stahlbunde, wobei als Stahl vorzugsweise Silizium-Stahl in Betracht kommt.

In der US-Patentanmeldung 802,548 ist ein zum Glühen von Stahlbunden bestimmter Ofen beschrieben, mit dem ganze Bunde auf kontinuierliche Weise geglüht werden können. Die Bunde werden einzeln auf Wagen gelegt und über einen Vorofen, aus welchem sie in und durch eine längliche Heizkammer in den Ofen geschoben werden, wobei die Heizkammer Abschnitte von zunehmend höherer Temperatur aufweisen, welche ein vorbestimmtea kontrolliertes Aufheizen der Stahlbunde gestatten. Hinter der Heiz- oder Aufheizkammer ist eine Ausgleichskammer vorgesehen, welche Abschnitte von im wesentlichen der gleichen kontrollierten Temperatur, aufweist. Abschließend gelangen die Stahlbunde durch eine Abkühlzone, welche Abschnitte mit abnehmend niedriger Temperatur aufweist, welche eine vorbestimmte kontrollierte Abkühlung der Bunde gestattet. Mit Ausnahme des ersten Abschnittes, welcher allein zum Aufheizen bestimmt ist, und des letzten Abschnittes, welcher allein der Abkühlung dient, kann bei dem bekannten Ofen jeder Abschnitt der Aufheiz- und Ausgleichskammern zum Aufheizen oder Abkühlen benutzt werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Aufheiz- und Ausgleichszyklen erzielt werden, um eine Vielfalt von Zeit- und Temperatürzyklen auszuführen.

Bei dem aus der US-Patentanmeldung 802,5^8 bekannten Ofen wird zunächst ein Bund in einen Vorofen an der Eingangsseite des Ofens eingebracht und werden die Türen an einander gegenüberliegenden Seiten des Vorofens geschlossen; darauf wird die Luft aus dem

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Vorofen entfernt, in dem man ein Schutzgas, in den Vorofen hineindrückt. Anschließend wird der.Stickstoff durch Wasserstoff verdrängt, welcher auch in dem übrigen Ofen die Atmosphäre bildet. Im Anschluß an diese Maßnahme wird die Tür zwischen dem Vorofen und dem Ofen geöffnet und ein Wärme zu behandelndes Bund in den Ofen hineingeschoben, wonach die Tür zwischen dem Vorofen und dem Ofen wieder geschlossen wird. Am Ausgangsende des Ofens wird die gleiche Arbeitsweise vorgenommen, um einen Vorofen mit Stickstoff zu reinigen.

Bei der US-Patentanmeldung 802,548 dient die Verwendung von Stickstoff als Reinigungsgas dazu, daß Vermischen des Luftsauerstoffes mit Wasserstoff zu vermeiden, da ein derartiges Gemisch äußerst explosiv ist. Das Erfordernis, eine Stickstoffreinigung durchzuführen, führt jedoch zu einem Anstieg der Gesamtkosten der Wärmebehandlung.

Obgleich der bekannte Ofen seine ihm gestellte Aufgabe in zufriedenstellender Weise löst, werden die Bunde nach dem Verlassen des Eingangsvorofens unmittelbar der StickstoffatmoSphäre des Ofens ausgesetzt, was sich bei bestimmten Stahlsorten nachteilig auswirken kann.

Besonders gefährdet ist Silizium-Stahlband, welches mit Magnesiumoxid beschichtet ist. Dieses Magnesiumoxid dient zum Schutz der Bandoberflächen und wirkt außerdem als Isolator zwischen aufeinanderfolgenden Lamellen oder Schichten des Silizium-Bandmaterials, wenn dieses beispielsweise in einem Umformen oder einer anderen elektrotechnischen Einrichtung Verwendung findet. Die bei derartigem

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Bandmaterial verwendete Beschichtung führt ihrer Art nach zur Ausbildung einer gewissen Menge von Hydratwasser. Wenn ein derartiger mit Magnesiumoxid beschichteter Siliziumstahl in den ersten Aufheizabschnitt des Ofens gelangt, so verdampft das Hydratwasser und neigt zur Verfärbung und gegebenenfalls Oxidation des Bandmaterials. Diese Verfärbung und/oder leichte Oxidation kann zwar hingenommen werden, wünschenswert; ist jedoch ihre Verhinderung.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von empfindlichen Silizium-Bandstahlsorten zu schaffen, welches durch geeignete Einstellung der Ofenbedingungen zu fehlerfreien Erzeugnissen führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorofen zwecks Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen zunächst evakuiert, der Vorofen anschließend mit einem Gas gefüllt und zwecks Entfernung des zuvor eingebrachten Gases erneut evakuiert wird, bevor das Bund aus dem Vorofen in den Ofen verbracht wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besitzt ein längliches Ofengerüst und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengerüst in eine Vielzahl von unabhängig einstellbaren Heizzonen und in eine Vielzahl von unabhängig einstellbaren Abkühlzonen unterteilt ist, daß die Bunde in den Ofenraum absetzbar und durch den Ofenraum verschiebbar sind, daß ein nicht-oxydierendes Gas durch den Ofen zirkuliert, daß eine abdichtbare Kammer am eingangsseitigen Ende des Ofens vorgesehen ist, daß in der abdichtbaren Kammer eine Einrichtung zur Wärmeerzeugung vorgesehen ist und daß die abdichtbare Kammer evakuierbar ist, während ein

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Bund Bandmaterial darin wärmebehandelt wird.

Bei dem Wärmebehandlungs-oder Glühofen nach der'Erfindung wird der Vorofen, in welchen das Bund an der Eingangsseite des Ofens eintritt, evakuiert, um gasförmige Verunreinigungen, welche mit den Bandwicklungen und dem Ofenwagen eingeschleppt worden sind, zu entfernen, bevor das Bund in den Ofen verbracht wird. Am ausgangsseitigen Ende des Ofens wird der Vorofen erneut evakuiert, jedoch ohne Zufuhr von Inertgas, um Wasserstoff aus dem Vorofen zu entfernen, bevor die Bunde in die Atmosphäre gelangen. Dadurch werden abgesehen von der Wasserstoffspülung alle Vorofen-Reinigungsgase, wie Schutzgase, überflüssig und die Gesamtkosten der Wärmebehandlung verringert. Außerdem wird durch die anfängliche Evakuierung des eingangsseitigen Vorofens mit nachfolgender Wasserstoff be Schickung und erneuter Evakuierung eine vollständigere Entfernung der gasförmigen Verunreinigungen zwischen den Bundwicklungen erzielt. -.,. ·

Außerdem ist der anfängliche oder erste Heizabschnitt des Ofens erfindungsgemäß nicht, wie bei bekannten Vorrichtungen, mit Wasserstoff gefüllt, sondern ist evakuiert und von dem übrigen Teil des wasserstoffgefüllten Ofens durch eine Übergabestation getrennt, welche abdichtbare Türen an jeder ihrer Seiten besitzt. Auf diese Weise wird das in dem ersten Aufheizabschnitt erfolgte Hydratwasser mit Hilfe der mit diesem Abschnitt verbundenen Vakuumpumpen abgeführt und führt nicht zu der unerwünschten Verfärbung und/· oder gegebenenfalls Oxidbildung, welche bei bekannten öfen beobachtet wurde. ' . .

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Als besonders vorteilhaft hat eä sich erwiesen, für den Vorofen an der Eingangs- und der Ausgangsseite dqs Ofens ein Sicherheitsoder Ausfall-Stick3toffspülsystem für den Fall vorzusehen, daß das üblicherweise benutzte Vakuumsystem ausfallen sollte.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1A, 1B und 1C Schnittdarstellungen eines Ofens nach der Erfindung unter Einschluß der Aufheiz-, Durchwärm- und Abkühlkammern;

Fig.2 einen Teilschnitt durch die ersten Aufheiz- und Durchwärmabschnitte gemäß Linie ΪΙ-ΙΙ in Fig.1A;

Fig.3 einen Teilschnitt durch den letzteren Aufheiz- und die letzten Durchwärmabschnitt? des Ofens entlang der Linie III-III in Fig.1B}

Fig.4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.1B des Stützbogens, welcher die verschiedenen Aufheiz- und Durchwärmabschnitte voneinander trennt;

Fig.5 einen Teilschnitt durch den ersten oder anfangs Abkühlabschnitt entlang Linie V-V in Fig.1B;

Fig.6 einen Teilschnitt durch den zweiten Abkühlabschnitt des Ofens entlang der Linie VI-VI in Fig.1B;

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Fig.7 einen Teilschnitt entlang der Linie VII-VII

in Fig.1B₁ der den dritten Abkühlabschnitt des Ofens darstellt;

Fig.8 einen Teilschnitt durch den vierten Abkühlabschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig.1c;

Fig.9 eine Aufsicht auf das Ende des Bundtransportwagens nach der Erfindung mit einem Teilschnitt durch die Mitte dieses Wagens;

Fig.9A einen Querschnitt entlang der Linie IXA-IXA in

Fig.9, der die Strahlungstunnel des Bundtransportwagens zeigt;

Fig.10 einen Teilschnitt durch den Bundtransportwagen entlang der Linie X-^X in Fig.9;

Fig.11 eine schematische Darstellung des Vakuumsystems, des Aufbereitung ssystans sowie der Stickstoff und Wasserstoffzufuhr für die Ofenatmosphäre, und

Fig.12 ein Schaubild, in welchem die inneren Bundtemperaturen eines in dem Ofen nach der Erfindung behandelten Bundes gegen die Zeitdauer innerhalb der Aufheiz-, Durchwärm- und ersten Abkühl-Abschnitte des Ofens aufgetragen sind.

Wie die Fig.1A bis 1G zeigen, besitzt der halbkontinuierliche Bundglühofen 2 eine Eingangstür 3, welche über'den Vorofen 4· den Zugang

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zu der Tür 6 gestattet. Die Ofentür 6 isoliert den Vorofen 4 gegen den ersten Aufheizabschnitt 8 des Ofens. Der erste Aufheizabschnitt 8 endet bei der Tür 167, welche in die Überführungsstation 180 führt, die zwischen dem ersten Aufheizabschnitt 8 und dem ersten Durchwärmabschnitt 10 angeordnet ist. Die Tür der überführungsstation isoliert den ersten Durchwärmabschnitt gegen die Überführungsatation 180, während die Tür 167 den ersten Aufheizabschnitt 8 gegen die Überführungsstation 180 isoliert. Alle Türen sind mit geeigneten Abdichtungen 9 abgedichtet.

Durch den Ofen 2 erstrecken sich hintereinander der erste Durchwärmabschnitt 10, der letzte Aufheizabschnitt 12, der letzte Abkühlabschnitt 14, der erste Abkühlabschnitt 16, der zweite Abkühlabschnitt 26, der dritte Abkühlabschnitt 28, der vierte Abkühlabschnitt 30 und der fünfte Abkühlabschnitt 31, welcher am Ausgangsvorofen 20 endet. In und durch den Ofen 2 erstrecken sich Schienen 38, auf welchem Vagen 40 verkehren, die die Bunde 10 tragen. Neben dem Vorofen 4 und mit dem Heizabschnitt 8 verbünden ist ein Hydraulikzylinder 42 angeordnet, dessen Kolbenstange 44 sich in den Vorofen 4 hineinzuerstrecken vermag. Neben der Überführungsstation 180 sind gleichartige Hydraulikzylinder 42' angeordnet, welche Druckkolben 44' besitzen, welche sich mit den Wagen 40 im Abschnitt 8 verbinden können, um sie nacheinander in die Überführungsstation 180 zu schieben, und sich mit den Wagen 40 in der Station 180 verbinden können,um dieselben in den übrigen Ofenteil zu schieben.

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In Fig.2, welche einen Querschnitt des ersten Aufheizabschnitts 8 und des ersten Durchwärmabschnitts 10 darstellt, ist mit 50 die Gasdichte geschweißte Stahltunnelhaut bezeichnet, durch welche die Wagen 40 und die Bunde 10 durch den Ofen 2 geführt werden. Der !Tunnel besitzt innere Wandungen 51 und ein Dach 53 und ist mit feuerfestem Mauerwerk 52 an beiden Seiten und oben bis zu einer vorbestimmten Dicke von beispielsweise 22,8 cm zugestellt. Die Zustellung umfaßt weiter eine Isolation in Form einer zweiten Feuerfestschicht 54·,die gleichfalls von vorbestimmter Dicke, beispielsweise von 76,2 mm ist. Außerdem ist eine dritte Feuerfestschicht 56 aus beispielsweise Vermiculit vorgesehen. An den Wandungen 51 des Tunnels 50 sind Heizelemente 58 befestigt, welche vorzugsweise aus Molybdanstäben mit 6,3 mm Durchmesser bestehen. In dem Bereich der Wagen 40 haben die Wandungen 51 einen vorspringenden Teil 60, der sich dem Wagen 40 nähert und Schlitze 62 aufweist, welche mit einem Vorsprung 64 an jedem Wagen 40 zusammenwirken, um ein Strahlungsschild zwischen dem Bundbereich des Tunnels 50 und dem Wagenunterbau 66 zu bilden. Unterhalb des vorspringenden Teiles 60 springt der Tunnel 50 bei 65 in Richtung auf den Wagenunterbau 66 vor und trägt leine wärmefeste Auskleidung.

Fig.3, welche einen Querschnitt durch den letzten Aufheizabschnitt 12 und den letzten Durchwärmabschnitt 14 des Tunnelofens 2 darstellt, zeigt die zusätzlichen Schichten von feuerfestem Material, welche innerhalb dieser Abschnitte vorgesehen sind. Der Querschnitt ist im Grunde derselbe, wie bei den in Fig.2 dargestellten ersten Aufheiz- und Durchwärmabschnitten 8 und 10. Das Bezugszeichen 50 bezeichnet die geschweißte Stahlhaut des Tunnels, welcher Tunnelwandungen 51 mit einer ersten Feuerfestschicht 52, einer zweiten

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Feuerfestschicht 54 und einer dritten Feuerfestschicht 56 besitzt. Die Werkstoffe entsprechen den zu Fig.2 gemachten Angaben. Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist vor dem ersten feuerfesten Mauerwerk 52 eine vordere Feuerfestschicht 52' mit einer Dicke von beispielsweise 29»2 cm vorgesehen und erstreckt sich eine zusätzliche feuerfeste Schicht 54·' aus Thermobest mit beispielsweise 88,9 mm Stärke entlang dem Inneren der Tunnelhaut 50 zwischen der Haut und der zuvor erwähnten zweiten Feuerfestschicht 54·

Fig.4 zeigt einen modifizierten Stützbogen 70, der das Dach 53 herabführt und die Ofenabschnitte 10 und 12 von den Abschnitten 14 und 16 trennt, um eine Isolation zwischen dem ersten Durchwärmabschnitt 10 und dem letzten Aufheiz- und Durchwärmabschnitten 12 und 14 sowie dem ersten Abkühlabschnitt 16 zu bilden. Der Stützbogen 70 wird auch in Verbindung mit den Türen 6, 167 und 168 (Fig.1) verwendet, um den Vorofen 4, den Ofenabschnitt 8 und die Ubertragungsstation 180 gegen den ersten Aufheizabschnitt 8 und den ersten Durchwärmabschnitt 10 zu isolieren, wenn die Türen geöffnet sind. Der Stützbogen 70 wird durch zusätzliche Schichten aus feuerfestem Mauerwerk unterhalb des Tunneldaches 53 gebildet. Die zusätzlichen Schichten 73 werden so weit nach unten gezogen, daß der Tunnel 50 derart erniedrigt wird, daß die Bunde 10 bei dem Transport der Bunde durch den Ofen 2 eben noch hindurchpassen. In gleicher Weise werden die Wandungen 51 vorgezogen, um die benachbarten Abschnitte durch zusätzliches feuerfestes Mauerwerk zu isolieren.

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Fig.5 zeigt im Querschnitt den ersten Abkühlabschnitt 16 des Ofens 2, der eine gasdichte Tunnelhaut 50» Wandungen 51 und ein Dach 53 besitzt. Die Wandungen 51 und das Dach 53 besitzen eine erste.feuerfeste Ausmauerung 52, welche den vorgehenden Abschnitten ähnelt, eine zweite feuerfeste Schicht 54- und eine dritte feuerfeste Schicht 56, welche ebenfalls den vorgehenden Abschnitten ähneln. Es ist zu beachten, daß die TunneIwandungeη 51 im Abschnitt 16 ebenfalls Schlitze 62 aufweisen, welche an den Wagenvorsprung 64· angepaßt sind, um in dieser Weise das Strahlungsschild zu bilden, und daß die Haut 50 bei 65 ins Ofeninnere in den Bereich des Unterbaus 66 in Fig.2 vorspringt. Ferner ist zu beachten, daß die Stärke der feuerfesten Ausmauerung der Wandungen 52 von Abschnitt zu Abschnitt unterschiedlich ist. Die Gründe dafür werden später in Verbindung mit der Ofenbedienung oder dem Ofengang beschrieben werden. In der Mittellinie des Ofens 2 und in der Mitte der Bundpositioneri sind mit Leitungen 76 verbundene Kühlungsdüsen 74- angeordnet.

Fig.6 zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Abkühlungsabschnitt, welcher in Fig.1 mi dem Bezungszeichen 26 versehen ist. Die Gesamtbauweise des zweiten Abkühlungsabschnittes 26 gleicht der in Fig. 5 beschriebenen des ersten Abkühlungsabschnittes 16. Sie umfaßt eine geschweißte Stahlhaut 50, welche die mit drei feuerfesten Werkstoffen zugestellte Ofenhöhlung umgibt und definiert. Bei den drei feuerfesten Materialien handelt es sich um eine erste feuerfeste Schicht 52, welche etwa 10 cm stark ist, um eine zweite feuerfeste Schicht von etwa 7»6 cm Stärke und um einen dritten feuerfesten Werkstoff 56 von etwa 7,6 cm oder mehr Stärke aus

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Vermikulit.- In dem Ofendach 53 sind mit der Leitung 76 verbundene Kühlungsdüsen 7^ angeordnet, welche die Kühlgase in die Mittelöffnung des Bundes C richten. Die Figur zeigt auch einen vorspringenden Teil 60 in der Tunnelwandung 51 mit einem Schlitz 62, welcher mit einem Vorsprung 64 des Wagens 40 zusammenwirkt .

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch den dritten Abkühlungsabschnitt 28. Mit dem Bezugszeichen 50 ist die geschweißte Stahlwandung des Ofentunnels bezeichnet, die mit einer ersten feuerfesten Schicht 52 von beispielsweise 113 mm Dicke versehen ist, sowie eine das Dach 53 bildende feuerfeste Schicht 56 von etwa 76 mm Stärke oder mehr aus Vermikulit. Wie in den zuvor erwähnten Ofenabschnitte zeigenden Figuren, ist ein vorspringendes Teil mit einem Schlitz 62 vorgesehen, welches mit einer gleichartig gestalteten Struktur 64 des Wagens 40 zusammenwirkt.

Der vierte Abkühlungsabschnitt 30 ist in Fig.8 dargestellt und besitzt eine geschweißte Stahlhaut 50, die an beiden Seitenwandungen 52 und dem Dach 53 mit feuerfestem Material 56 von etwa 76 mm Stärke eines geeigneten feuerfesten Materials ausgekleidet ist. Ein fünfter Abkühlungsabschnitt 32 enthält eine unverkleidete Stahlhaut 50.

In Fig.9 ist mit 40 ein Bundtransportwagen bezeichnet, der einen Unterbau 66 mit Rädern 67, Lagern 68 und Achsen 69 aufweist, welche den Wagenunterbau 78 tragen. Der Wagenaufbau 78 enthält einen Rahmen 80, der feuerfestes Material 82 enthält, um den Rahmen und den Unterbau 66 zu isolieren. Ein zweites feuerfestes Material kann

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als zusätzlicher Schutz gegen höhere Temperaturen "bei Bedarf vorgesehen werden. Auf der Oberseite des feuerfesten Materials sind Strahlungstunnel 86 (Pig.9A) vorgesehen, die aus Wänden aus einem hochqualitativen Schamottstein 87 gebildet werden. Diese Tunnel sind derart angeordnet, daß sie zum Teil mit Heizelementen 58 zusammenwirken, die auf den TunneIwandungen 51 angebracht sind* Mit Hilfe dieser Maßnahme soll ein Teil der in den Heizelementen 58 erzeugten Hitze in den Tunnel abgestrahlt werden, um die Erhitzung des Bundes zu erleichtern. Die Spitze des Strahlungstunnels wird von Rekuperatorsteinen 90 gebildet, die aus hochleitfähigem, Jedoch festem Material, bestehen, wie oxinitridgebundenem Siliziumcarbid. Zum Absetzen des Bundes C auf dem Wagenaufbau 78 ist eine Herdplatte 92 aus niedrig gekohltem Stahl vorgesehen, welche beispielsweise eine 1,5 mm starke Aluminiumschicht tragt. Die Herdplatte 92 enthält eine Mittelbohrung 94, die mit dem mittleren Strahlungstunnel 86 in Verbindung steht. .Gleichfalls mit dem mittleren Strahlungstunnel 86 steht eine Röhre 95 in Verbindung, welche ein Thermoelement 96 trägt, das sich zu einem Aufnehmer 97 in einem dem Wagenunterbau 66 benachbarten Bereich erstreckt. In dem feuerfesten Teil 82 des Wagens 40 ist ein Vorsprung 64 vorgesehen, der- mit einem Schlitz 62 in der OfentunneIwandung 51 zusammenwirkt, um ein Strahlungsschild zwischen dem Teil des Tunnels, in welchem das Bund enthalten ist, und dem Wagenunterbau 66 zu bilden, wie bereits beschrieben. Dieser Vorsprung kann durch Abstufen einer Lage des benutzten feuerfesten Materials oder durch Verwendung eines speziell geformten Steins, wie in Fig.9 dargestellt, ausgebildet werden.

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Fig.10 zeigt eine Seitenansicht des Bundwagens 40, dessen hintere Kante einen Schlitz 98 in dem feuerfestem Bereich aufweist. Die vordere Kante des Wagens 40 enthält einen Vorsprung 100 in dem feuerfesten Teil 82. Der Schlitz 98 und der Vorsprung 100 sind zum Zusammenwirken mit gleichartig geformten Vorsprüngen und Schlitzen in Nachbarwagen geeignet. Die zusammenwirkenden Schlitze und Vorsprünge bilden Strahlungsschilder zwischen den Wagen aus, um auf diese Weise eine weitere Isolierung des Wagenunterbaus 66 zu bewirken.

Die Einzelheiten des Ofen-Gas-Umlaufsystems sind schematisch in Fig.11 dargestellt. Von dem Eingangsende des ersten Durchwärmabschnitts 10 gelangen die in einem oberhalb der Ebene der Wagenplattform 90 an den Tunnelwänden 51 angeordneten Gefäß 112 gesammelten verunreinigten Ofengase (die verunreinigte Ofenatomosphäre) über eine Leitung 114 zu einer Aufbereitungseinrichtung 110. Die Aufbereitungseinrichtung enthält vorzugsweise verschiedene Eeinigungs- und Abkühlungsvorrichtungen, um die Atmosphäre für einen erneuten Kreislauf durch den Ofen aufzubereiten. Mit einer Reihe von im Handel erhältlichen Geräten sind dabei gute Erfolge erzielt worden. Die Aufbereitungseinrichtung 110 kann auch eine bekannte Einrichtung zur Umwandlung von Kohlenstoff-Monoxid in Kohlenstoff-Dioxid enthalten. Bei der Rückführung der aufbereiteten Atmosphäre aus der Aufbereitungseinrichtung 110 in den Ofen gelangen die Gase durch eine Leitung 116 zu einem Verteiler mit Kühlungsdüsen 120. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Düsen 120 auf dem Boden des Tunnels am bundausgangsseitigen Ofenende neben dem Vorofen 20 und 10 Düsen an den Seiten des Tunnels am bundausgangsseitigen Ende angeordnet, wobei

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jeweils fünf dieser letzteren Düsen an jeder der beiden !Tunnel-Seiten vorgesehen sind. Dem ersten .Kühlungsabschnitt 16 und dem zweiten Kühlungsabschnitt 26 wird zusätzlich Wasserstoffgas zur Kühlung zugeführt. Das zusätzliche Kühlgas für den zweiten Kühlungsabschnitt 26 wird in einem Gefäß 121 gesammelt., der in den unteren Seitenwänden 51 oberhalb der Ebene der Wagenplattform 90 im Ofentunnelbereich 2 angeordnet ist, durch einen Kühler 122, wie beispielsweise einen Rippenkühler, geführt und dann über eine Leitung 123 dem Verteiler 76 zugeführt, welcher die Kühldüsen 74-, die im Dach 53 des KühlabSchnitts 26 angeordnet sind, speist. Das zusätzliche Kühlgas für den ersten Kühlungsanschnitt 16 wird in einem gleichartigen Gefäß 125 gesammelt und einem Kühler 126 zugeführt, welcher seinerseits über eine leitung 127 einen die Gasdüsen 74 speisenden Verteiler 76 versorgt. Die Gasdüsen 74· sind gleichfalls auf der äußeren Mittellinie des Daches 53 des ersten Kühlungsabschnittes 16 angeordnet. Die Kühlungsdüsen 74· sind entlang der Mittellinie des Tunneldaches und unmittelbar oberhalb der Mittellinie der Bunde in der Bundstation der Kühlungs ab schnitte 16 und 26 angeordnet. Die durch den ersten Durchwärmabschnitt 10 fließende Atmosphäre kann unter Umgehung der Übertragungsstation 180 im Falle des Ausfalls des Vakuumsystems dem ersten Aufhaltsabschnitt 8 zugeführt werden, in dem das Ventil 181 in der Leitung 132 und das Umgehungsventil 182 geöffnet wird und die Ventile 183 in der Leitung 114- und 162 in der Leitung 188 zu den Vakuumpumpen 160 geschlossen werden". In gleichartiger Weise kann die Ofenatmosphäre eingestellt werden, um eine Vakuum-Wasserstoffkombination zu bilden, die entweder gänzlich aus Wasserstoff besteht oder ein völliges Vakkum darstellt.

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Die Aufbereitungseinrichtung 110 ist auch über eine Leitung 140 mit einer Wasserstoffquelle 138 verbunden, um durch Undichtigkeiten im System entstandene Wasserstoffverluste ersetzen zu können. Ein Vakuumpumpensystem 190 ist über eine Saugleitung 161 und ein Regelventil 186 mit dem Vorofen 4 verbunden, um alle gasförmigen Verunreinigungen aus dem Vorofen abzusaugen, nachdem ein Bund mit Bundwagen eingebracht und die Türen 3 und geschlossen sind. Bei normalem Betriebsablauf wird der Vorofen auf einem Druck von weniger als einem Torr evakuiert, dann mit trockenem reinen Wasserstoff aus der Leitung 142 und dem Verteiler 144 aufgefüllt, wodurch die evakuierten Hohlräume zwischen den Bundwicklungen und die Hohlräume in dem feuerfesten Mauerwerk des Wagens aufgefüllt werden. Mit Hilfe der Pumpen 190 wird der Vorofen erneut auf einem Druck von weniger als einem Torr evakuiert, um Restgase aus dem Wagen und dem Bund zu entfernen, bevor die Tür 6 geöffnet und der Eintritt in den ersten Aufheizabschnitt 8 erfolgt. Ein weiter unten beschriebenes Ersatzgasreinigungssystem ist vorgesehen, um das Vakuumreinigungssystem im Falle des Ausfalls der Vakuumpumpen aufrechtzuerhalten. Obgleich die Eingangsreinigung mit gutem Erfolg eine Wasserstoffspülung für die verbleibenden Verunreinigungen verwendet, kann dieser Verfahrensschritt ausgelassen werden, ohne daß sich ernste Nachteile für die Bandqualität einstellen.

Der Ausgangsvorofen 20 wird bei der Entnahme von Wagen und Bund aus dem Ofen in gleicher Weise evakuiert. Ein Unterschied besteht nur darin, daß der Vorofen 20 lediglich einmal evakuiert und dann mit Stickstoff oder Luft gefüllt wird, bevor die Ausgangstüre 18 geöffnet wird. Eine Leitung 142 verläuft von der Aufbereitungseinrichtung 110 zu Auslaßverteilern 144, die in den Voröfen 4 und 20 angeordnet sind, um eine Wasserstoffatmosphäre

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in den Vorö'fen zu erzeugen. Diese Wasserstoffatmosphäre kann als IKillspülgas während der Vakuumreinigung und als Reinigungsgas zur Verwendung in dem Ausfallgasreinigungssystem vor der Öffnung der Tür 6 dienen. Eine Stickstoffquelle 146,die innerhalb des Ausfallsystems zur Reinigung der Voröfen Verwendung findet, ist ebenfalls mit den Voröfen 4 und 20 über eine Leitung 148 und die Auslaßverteiler 150 verbunden, um eine Stickstoffspülung des Vorofens 4 zu gestatten und um die Atmosphäre vor der Wasserstoffspülung und dem Öffnen der Tür 6 zu reinigen. Außerdem kann somit die Wasserstoffatmosphäre in den Voröfen 4 und 20 vor dem Öffnen der Türen 3 und 18 gereinigt werden, welche den Luftzutritt zu den Voröfen gestatten. Der Stickstoff dient' auch als Rückfüllgas nach einer Vakuumreinigung des Vorofens 20. Behälter 152, die auch innerhalb des Ausfallreinigungssystems gebraucht werden, sind oben und unten in den Vor öfen und 20 angeordnet. Sie werden nach außen entlüftet, um die Reinigung der bestehenden Atmosphäre der Voröfen 4 und 20 mittels eines leichteren Gases (Wasserstoff) oder ei res schwereren Gases (Stickstoff) zu,erleichtern, womit die Voröfen auf die Öffnung zu dem Ofen 2 oder zur Luftatmosphäre außerhalb des Ofens 2 vorbereitet werden. In dem dargestellten Beispiel sind die Wasserstoff- und Stickstoff-Auslaßverteiler mit geeigneten Laminarströmungsdüsen ausgestattet, um die Vermischung der Gase während des Reinigungsvorganges so gering wie möglich zu halten. Die Stickstoffspeiseleitung 148 und die Wasserstoffspeiseleitung 144 enthalten Druckregler 154, die ihre Druckimpulse aus dem Innendruck des Vorofens erhalten. Die Auslaßleitungen der Voröfen besitzen Druckregler für den Auslaßfluß, welche ihre Druckimpulse aus dem Innendruck des Vorofens erhalten.

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Die Betriebsweise des Ofens

In der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der- erste Aufheizabschnitt 8 evakuiert ist, um das Hydratwasser wie vorstehend erläutert, zu entfernen. Der Ofen 2 gemäß der Erfindung ist mit einer geschweißten, gasdichten Außenhaut versehen, die dazu bestimmt ist, eine saubere, gereinigte,reduzierende Atmosphäre, wie eine Wasserstoffatmosphäre oder ein Vakuum, in dem Ofen aufrechtzuerhalten. Gasdichte Vakuumdichtungen 9 an den (Puren 3,6,167,168, 7 und 18 sowie reinigungsfähige Voröfen 4 und 20 erlauben es, Bunde in die Voröfen 4 und 20 einzubringen und aus denselben zu entfernen, wie auch in den Ofen hinein und aus dem Ofen hinauszubringen, ohne daß eine Verunreinigung der Ofenatmosphäre auftritt. Das zu glühende Bund C wird auf einen Bundwagen 40 gestellt, wobei das Bund C auf einem seiner Enden verbleibt. Die Wagen 40 haben feuerfest ausgebildete Teile 82 und 84 und einen stählernen Rahmen 80, der auf Rädern 67 getragen wird, sowie Lager 68 und Achsen 69 und werden auf Schienen 38 in und durch den Ofen bewegt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht das Bund C aus Siliziumstahl, der zwecks Kornausrichtung geglüht werden soll. Das Bund befindet sich auf der Herdplatte 92, die von Herdziegeln 90 getragen wird, welche sich oberhalb von Tunneln 86 befinden, weiche sich von der Mittelöffnumg 94 dös Wagens 40 radial nach außen erstrecken. Mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen, wie eines hydraulischen Vorschubzylinders, wird der das Bund C tragende Wagen 40 durch die Tür 3 in den Eingangsvorofen 4 hineingeschoben. Die Außentür 3 wird geschlossen und die Luft des Vorofens 4 wird mit Hilfe der Vakuumpumpen 190 über die Leitung

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161 aus dem Vorofen entfernt, bis der innere Druck im Vorofen auf den Bereich zwischen 0,05 und 0,1 Torr gefallen ist. Der Vorofen 4 wird über den Verteiler 144 mit Wasserstoff gefüllt, um die evakuierten Räume zwischen den einzelnen Schichten des Bandwickels und in der Wagenausmauerung und dergleichen zu füllen, um dadurch die verbleibenden gasförmigen Verunreinigungen im Inneren des Vorofens 4 zu verdünnen. Mit Hilfe des Vakuumpumpensystems 190 wird der Vorofen 4 erneut gereinigt, wonach die Tür 6 zu dem ersten Aufheizabschnitt 8 geöffnet werden kann. Für den Fall, daß das Vakuumsystem 190 ausfällt, steht ein wahlweise einsetzbares Reservesystem zur Reinigung des Vorofens bereit. Bei dem Reservereinigungssystem wird die Außentür 3 geschlossen und die Luft im Vorofen 4 aus der Spitze des Vorofens über ein Gefäß 152 durch Stickstoffgas verdrängt, welches in den Vorofen 4 über einen Verteiler 150 von dem Boden des Vorofens 4 aus eintritt. Nachdem die Luft verdrängt worden ist, wird Wasserstoff gas in die Spitze des Vorofens 4 eingeführt, um das Stickstoffgas durch den Vorofenboden zu entfernen. Anschließend wird der innere Druck des Vorofens dadurch herabgesenkt, daß auf nicht dargestellte Weise Wasserstoff um die Tür 6 herumgeleitet wird, so daß sich die Tür 6 in den ersten Aufheiζabschnitt 8 des Ofens öffnet. Die Atmosphäre, die mit dem Ofen durch eine Öffnung 32 in Verbindung steht, wird durch die Vakuumpumpen 160 des ersten Aufheizabschnittes über einen Verteiler 170 evakuiert. Wenn die Ofentür 6 geöffnet ist,, so werden der Wagen 40 und das Bund C in den ersten Aufheizabschnitt 8 mittels eines über einen Zylinder betätigten hydraulischen Stössels 44 hineingestoßen, wobei letztere an der Bundstation 1 innerhalb des ersten Aufheizabschnittes 8 des Ofens 2 angeordnet sind. Die Tür 6 wird dann verschlossen und mit

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Hilfe von Dichtungen 9 abgedichtet, wodurch die Atmosphäre des ersten Heizabschnittes gegen den Vorofen 4· isoliert ist. Die Vagen durchlaufen den Ofen 2, indem sie.von nachfolgenden Vagen, die über die Bundstation 1 in den Ofen eingeführt werden, zu ihren neuen Standorten geschoben werden. Venn sich so viele Vagen in dem Ofen befinden, daß alle Vagenplätze in der ersten oder Anfangs-Aufheizstation 8 besetzt sind, so erfordert die Einführung nachfolgender Vagen, daß Vagen durch die Tür 167 in die Übergabestation 180 überführt werden, wonach die Tür 167 verschlossen und mit Hilfe ihrer Dichtungen 9 erneut abgedichtet wird.

In dem Ausführungsbeispiel besitzt die Übergabestation 180 isolierte Vände, welche das Bund und den Vagen an drei Seiten und oben umschließen, so daß das Innere der Übergabestation 180 gegen die Värmestrahlung aus dem Bund abgeschirmt ist. Dieses Schild dient ferner der Aufrechterhaltung konstanter Aufheizgeschwindigkeiten für die Bunde. Befindet sich der Vagen A-O im Inneren der Übergabestation 180 und ist die Tür 167 geschlossen, so wird Wasserstoff über die Leitung 119 und das Ventil 187 in die Station 180 eingebracht. Das Bund wird mit dem Vagen A-O mit Hilfe des hydraulischen Vorschubes 44' und des Zylinders 42' durch die öffnung der Tür 168 in die erste Bundstellung des ersten Durchwärmabschnittes 10 gestoßen. Haben das Bund und der Vagen 40 ihre Stellung eingenommen, so wird, der Vorschub 44' zurückgezogen und die Tür 168 wieder gegen die Dichtung 9 geschlossen, wodurch die Atmosphäre des ersten Durchwärmabschnittes 10 gegen die Übergabestation 180 isoliert ist. Die Übergabestation 180 wird evakuiert und zur Aufnahme eines Bundes nit dem nächsten

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Vorschub bereitgehalten. Die Bunde G werden nachdem sie den ersten Aufheizabschnitt 8 passiert haben, durch den Ofen 2 bewegt, in dem sie durch zusätzlich in den ersten Durchwärmabschnitt 10 eingebrachte Wagen in aufeinanderfolgende Bundstellungen geschoben werden. Sind alle Bundplätze in dem Ofen gefüllt, so führt die Einführung eines zusätzlichen Wagens 40 und eines Bundes C in dem Ofen dazu, daß ein Wagen und ein Bund durch eine Türöffnung in den Vorofen 20 gelangen. Dieses Bund wird aus dem Vorofen 20 über eine Tür 18 entnommen, nachdem der Vorofen 20 durch Evakuierung oder durch Einführung von Stickstoff von Wasserstoff gereinigt worden ist, wie oben beschrieben. Zur Sicherung eines sauberen Temperaturganges der Bunde kann jedes Bund mit einem in ihm eingebetteten Thermoelement versehen sein, welches über Leiter 96 in der Röhre 95 in einem Aufnehmer 97 endet, der in dem Wagenunterbau angeordnet ist. Der Ofen 2 hat an jedem Bundplatz nicht dargestellte Zugangsöffnungen, durch welche der Zugang zu dem Aufnehmer 97 möglich isb, um Leiter anzubringen, mit deren Hilfe außerhalb des Ofens angeordnete und nicht dargestellte Aufzeichnungsgeräte die Temperaturen überwachen können.

Das System des Ofengas-Kreislaufes

Das Ofengassystem achließt den Kreislauf durch den letzten Aufheizabschnitt und durch die gesamten Durchwärm- und Abkühlabschnitte des Ofens ein. Es dient dem Transport von Wärme und Verunreinigungen,' um das Stahlband beim Glühen und Abkühlen zu schützen. Bti ihrem Durchgang durch den Ofen nimmt die Atmosphäre Hitze und

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Verunreinigungen aus den Bundoberflächen und BundbeSchichtungen auf und wird abgezogen und gereinigt. Der Fluß der Atmosphäre oder der Ofengase dient dazu, die von der trockenen, reduzierenden Atmosphäre extrahierten Abgase in Richtung auf die stärker verunreinigten Bunde fortzuspülen. Bei dem FortspülVorgang wäscht die einige aus den heißeren Bunden herausgezogene Verunreinigungen enthaltende Atmosphäre die relativ stärker verschmutzten kälteren Bunde, wodurch die Fähigkeit der Atmosphäre zum Transport von Abgasen gefördert und ihre Trägereigenschaft für Verunreinigungen verringert wird. Während des HeinigungsVorganges wird die Atmosphäre gekühlt und danach erneut in den Ofen eingeführt, so daß lediglich so viel Frischgas zugeführt werden muß, wie durch die verschiedenen Dichtungen des Ofens entweicht und durch die Vakuumspülung an die Übergabestation verlorengeht. Die Atmosphäre wird dem Ofen 2 an der Austrittsseite durch einen Verteiler 118 und Düsen 120 zugeführt, welche sich an dem Boden und an den Seitenwandungen 31 des Ofens befinden* Die Atmosphäre strömt in vorbestimmter Durchflußmenge von etwa 780 Nm*tr der Strömungsrichtung der Bunde entgegen und auf die Übergabestation 180 zu. Wird ein Teil des kalten Wasserstoffes in dem Bereich des Wagenunterbaus eingedüst, so strömt es auf die Übergabestation 180 unterhalb der Strahlungsschilde 62 bis 64 und 98 bis 100 zu, um diesen Bereich zu kühlen. Diese Flußmenge der Atmosphäre sorgt in* Verbindung mit der Wärmezufuhr von den Elementen 58 und der. Wärmeabfuhr durch die Kühldüsen 74 und durch die Wände dea Abkühlabachnittee für eine geeignete Trockenheit der Atmosphäre in ganzen Kreislauf sowie für konstante Aufheiz- und Abkühlvorgänge bei den lsi System

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auftretenden Temperaturen. Änderungen der Systemparameter, wie Aufeinanderfolge des Bundeinaatzes, Bundaufheiz- oder Abkühlgeschwindigkeit, Temperaturen, usw. können eine Änderung der Durchflußmenge der Atmosphäre erforderlich machen. Am Eingangsende des ersten Durchwärmabschnitts 10 wird das Gas oder die Atmosphäre von einem Gefäß 112 aufgenommen und über eine Leitung 114 zu der Aufbereitungseinrichtung 110 zurückgeführt. Wenn die relativ kühlere Wasserstoffatmosphäre durch die Abkühlungsabschnitte zurückströmt, so setzt sie sich um die aufeinanderfolgenden Bunde auf der Herdplatte 92 nieder. Die allmähliche Aufheizung des Wasserstoffes und Abkühlung der Bunde bewirkt einen weichen Wärmeübergang und der Fluß der Atmosphäre kühlt die Bunde mit konstanter Abkühlgeschwindigkeit. In dem zweiten Abkühlungsabschnitt 26 des. Ofens sammelt ein Sammelgefäßt 121 einen Teil der den Abschnitt durchströmenden Atmosphäre über einen Kühler 122, welche die Temperatur der Atmosphäre von etwa 93O⁰C auf etwa 66⁰C absenkt. Das Gas gelangt zum Verteiler 123 und wird über die auf dem Dachteil 53 des Ofens 50 angeordneten Düsen 74 verteilt. Diese Düsen 74 sind entlang dem zweiten Abkühlungs abschnitt 26 bei einer ersten Gruppe von BundStellungen oder -Stationen über der Mitte der Bundöffnungen angeordnet, so daß eine Kühldüse in die Mitte dieser Kühlöffnungen gerichtet ist. Damit wird die Kühlwirkung des feuerfesten Ofenmauerwerkes 52, 54 und 56 sowie des Atmosphärenflusses noch verstärkt, um die in den anderen Abkühlabschnitten begonnene Abkühlungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Die letzte Gruppe von Bundstationen des ersten Abkühlungsabschnitts 16 besitzt gleichfalls in dem Dach 53 des Tunnelteiles 50 Kühldüsjen 74. Ein Teil der die Bundstation 44 durchstreichenden Atmosphäre wird in Behältern 125 gesammelt und einem Kühler 126 und weiter einem Verteiler 127 zugeführt, welcher die Atmosphäre auf die Düsen 74

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verteilt. Die dem Ofensystem über die Düsen 120 zugeführt Atmosphäre besteht aus hochreinem Wasserstoff von 99»995 % Reinheit, einer Temperatur zwischen 27 und 38⁰C und einem Trockentaupunkt von mehr als -73°C. Wenn die Atmosphäre den Ofen 2 durchlaufen und den Eingangsteil des zweiten Abkühlabschnitts 26 erreicht hat, ist ihre Temperatur auf etwa 98O⁰C angestiegen, indem sie Wärme von den Bunden C bei ihrem Vorbeistreichen abgeführt hat. Strömt die Atmosphäre durch den ersten Abkühlabschnitt 16 des Ofens, so ist ihre Temperatur in dem Durchwärmabschnitt 14 auf 1180⁰C angestiegen und sie bleibt in diesem Abschnitt auf dieser Temperatur. Die von der Atmosphäre beim Durchfluß durch die Abkühlabschnitte 30, 28, 26 und 16 aufgenommene Wärme wird von den Bunden aufgenommen, während das Gas um dieselben herumstreicht. Die Molybdän-Heizelemente 58, welche entlang den Wandungen 52 ausgewählter Tunnelabschnitte angeordnet sind, geben Wärme an das System ab. Die Wärme wird dem Ofen zugesetzt, um Wärmeverluste durch die feuerfeste Ausmauerung dieses Abschnittes wettzumachen und die Temperatur ständig konstant zu halten. In einem Abschnitt von konstanter Temperatur stabilisiert die Atmosphäre die Bundtemperaturen, in dem Wärme von einem Bund, welches sich oberhalb der Durchwärmtemperatur befindet, auf ein Bund überführt wird, dessen Temperatur unterhalb der Durchwärmtemperatur von beispielsweise 1180⁰C liegt. Mt Hilfe gleichartiger Molybdän-Heizelemente 58, die entlang den Tunnelwandungen 51 angeordnet sind, kann der Atmosphäre in den Abschnitten 12 und 10 Wärme zugeführt werden, um die an die Bunde abgegebene Wärme zu erhöhen. Wenn die Atmosphäre in den ersten Durchwärmabschnitt 10 übergeht, wird ihre Temperatur von 1180⁰C auf etwa 650⁰C beim Gefäß 112 verringert. Diese Temperaturabnahme der Ofenatmosphäre spiegelt die Wärme wieder, welche in den

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Aufheizstationen 12 und 10 an die Bunde C abgegeben wurde«. Zusätzlich wird der Atmosphäre mit Hilfe von Molybdän-Heizelementen 58, die entlang der Wandungen 52 des Tunnels 50 angeordnet sind, Jeweils in den Abschnitten 12,- 10 und 8 Wärme in der Weise augesetzt, daß die Gleichmäßigkeit des Wärmeüberganges auf die Bunde über die Abschnitte aufrechterhalten bleibt.

Zusätzlich zu den obengenannten Maßnahmen, mit denen der Atmosphäre und den Bunden Wärme zugefügt oder entzogen werden kann, wird die Einstellung der Temperatur durch Änderung der Menge des feuerfesten Materials innerhalb der verschiedenen-Ofenabschnitte erreicht. Bei den Fig.2,3,516,7 und 8 sollte beachtet werden, daß sich die Querschnitte verschiedener Ofenabschnitte verändern. Nach Fig·2 z.B. werden für die ersten Aufheiz- und Durchwärmabschnitte 8 und 10 des Ofens relativ dicke feuerfeste Werkstoffe zum Bau der Seitenwandungen 51 verwendet. Werden diese Aufheizabschnitte mit den letzten Aufheiz- und Durchwärmabschni tten von Fig.3 insbesondere Abschnitte 12 und 14 verglichen, welche ein Großteil mehr an Hitze innerhalb des Systems enthalten, so wird deutlich, daß die Feuerfestwände in diesen Abschnitten um ein großes Teil dicker sind. Die Gesamtstärke des feuerfesten Materials in den Abschnitten 12 und 14 beläuft sich auf etwa 63 cm Dicke, um so viel Hitze wie möglich innerhalb des Systems zu halten und damit die Anforderungen an die. Leistung der Heizelemente 58 zu verringern. Beginnend mit dem Abkühlabschnitt 16, in welchem die Abführung von etwa Wärme aus dem System wünschenswert ist,

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um auf diese Weise die Bundtemperaturen auf eine für die Herausnahme des Bundes aus dem Ofen geeignete Temperatur zu senken, nimmt die Stärke der feuerfesten Ausmauerungen ab. Bei dem in Fig.4 dargestellten Abschnitt 16 hat die Gesamtdicke auf 38 cm abgenommen, wobei dieser Bereich noch mit einer zusätzlichen Kühlung von oben mittels der Kühldüsen 74 versehen ist. Bei dem in Fig.6 dargestellten zweiten Abkühlungsabschnitt (Abschnitt 26) beträgt die Stärke des feuerfesten Mauerwerkes etwa 25_f4 cm und die anschließenden Figuren 7 und 8 zeigen, daß die Stärke des Mauerwerkes in den folgenden Abschnitten 28 und 30 auf 17*7 bzw. 7»6 cm abnimmt. In Abschnitt 31 kann die Wärme direkt durch die Tunnelhaut 50 gehen. Durch die Veränderung der Gesamtstärke der Ofenwandungen von Abschnitt zu Abschnitt, insbesondere in den Abkühlbereichen des Ofens, wird die Wärmeabfuhr aus dem Ofeninneren durch die feuerfeste Ausmauerung an die Außenatmosphäre kontrolliert, um eine konstante Abkühlungsgeschwindigkeit innerhalb der AbkühlStationen 16, 26, 28, 30 und 31 aufrechtzuerhalten. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt der Wärmeverlust

p in den Abkühlabschnitten im Mittel 108cal/cnr je Stunde, was eine

Abkühlung des Stahlbundes von 4,4°C/h zur Folge hat. Während der ersten Aufheiz- und Durchwärmabschnitte und in den letzten Aufheiz- und Durchwärmabschnitten 8,10,12 und 14 wird der mittlere Wärmeverlust bei etwa 45,9cal/fon je Stunde gehalten und eine mittlere Abkühlgeschwindigkeit von 6,1°C/h erreicht. Die Atmosphäre verläßt den Ofen beim Gefäß 12 und wird an die Aufbereitungseinrichtung 110 geführt. Sie ist dabei mit den Verunreinigungen aus den Bundoberflächen, wie Schwefelwasserstoff, Wasser, Kohlenstoffdioxid, Koülenstoffmonoxid, Sauerstoff und Stickstoff beladen, die aus den Bunden stammen. Innerhalb der Aufbereitungseinrichtung 110 gelangt

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die Atmosphäre durch einen Trockenfilter, in dem alle Staubpartikel von mehr als 10 M Durchmesser durch Zusammenstoß und Zentrifugalwirkung ausgeschieden werden. Innerhalb der Aufbereitungseinrichtung 110 gelangt das Gas beispielsweise mit 316°C in einen wassergekühlten Wärmetauscher, um dort auf 27 bis 38⁰C, der Temperatur, mit welcher es in das Ofensystem zurückgeführt wird, abgekühlt zu werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform gelangt das Gas anschließend im Inneren der Aufbereitungseinrichtung 110 durch eine Anzahl von sackartigen Trockenfiltern, welche alle Staubpartikeln von 0,5 /u . und mehr aus der Atmosphäre entfernen. Die Gehalte an Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Luft, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Wasser- . dampf werden anschließend in geeigneten Einrichtungen, wie Deoxotürmen und Lektrotrocknern entfernt, um den Gas eine Reinheit von 9915 % und einen Taupunkt von unter -73 C zu geben. Das Gas wird dann über Düsen 120 in das Ofensystem zurückgeführt.

Bei dem Betrieb des Reserve- oder Ausfallreinigungssystems, welches nur beim Ausfall des Vakuumsystems benutzt wird, wird von der natürlichen Dichte der verschiedenen Gase beim Reinigen des Vorofens 4- Gebrauch gemacht, um die Menge des benötigten Reinigungsgases zu verringern. Leichtere Gase, wie Wasserstoff, werden in die Spitze des Vorofens 4- gebracht, um schwerere Gase, wie Luft oder Stickstoff, aus dem Boden zu verdrängen, welche durch Gefäße 152 zu dem* Boden des Vorofens 4- austreten. Umgekehrt wird schwereres Gas, wie Stickstoff, in dem Soden des Vorofens über einen Verteiler 150 eingebracht, um leichteres Gas aus der Spitze des Vorofens über ein zweites Gefäß 152" zu verdrängen,, daß an der Spitze des

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Vorofens 4 angeordnet ist. Wie in dem Ausführungsbeispiel, können die Gase in dem Vorofen 4 mit-Hilfe eines Verteilers mit Laminarströmungsdüsen eingebracht werden, um die Vermischung des Reinigungsgases mit dem zu reinigenden Gas so klein als möglich zu halten. Ferner sind wie in dem Beispiel die Zusatzmengen an die Austrittsmengen angepaßt. Eine Reinigungskammer, wie der Vorofen 4, der Laminarströmungsdüsen und eine Regelung der Zufuhr- und Abfuhrmengen besitzt, liefert eine vollständige Reinigung, wenn das Reinigungsgasvolumen zwei mal so groß ist wie das Kammervolumen. Herkömmliche Systeme benötigen 5 bis 8 Kammervolumen an Reinigungsgas. Der Ausgangsvorofen 20 ist in gleicher Weise ausgerüstet und wird in gleicher Weise betrieben.

Das nach dem beschriebenen Beispiel zu glühende Material ist Silizium-Bandstahl in Bundform, der kaltgewalzt und normalisiert wurde und ein Kalibermaß von 10 bis 14 besitzt. Bevor das Material zu Bunden gewalzt wurde, wurde es mit einer leuchtend hellen Oberfläche normalisiert und elektrolytisch oder feucht mit einer Magnesiumhydroxid-Schicht versehen und getrocknet. Die feuerfeste Beschichtung und die Luftspalten zwischen den Wicklungen des Bundes bilden zusammen eine Isolierung gegen den radialen Wärmefluß durch das Bund von der äußeren Wicklung hin zum inneren Mittelabschnitt. Die Ofenatmosphäre wird hinsichtlich der Oxide auf den gewickelten Bundoberflachen reduziert gehalten, um das Emissionsvermögen der Oberfläche niedrig zu halten und den radial durch die Bundwicklungen erfolgenden Wärmeübergang zu minimieren. Der Taupunkt wird niedrig gehalten und liegt beispielsweise in dem, ersten Durchwärmabschnitt des Ofens unter -29 C und liegt unter -43"C in dem letzten Aufheizabschnitt,

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um die Entfernung des Wasserdampfes zu fördern, welcher innerhalb der Wicklungen infolge des.Part ialdruckunterschiedes zwischen der Ofenatmosphäre und den Gasen innerhalb der Wicklungen entsteht. Wasserstoffgas mit einem Taupunkt bei -43°C ist einem Vakuum von 0,1 Torr hinsichtlich seiner Fähigkeit zur Entfernung von Feuchtigkeit aus den Bundwicklungen gleichwertig. In dem Ofen ist jedoch Siliziumstahl bei Taupunkten bis zu -12,2⁰C bei nur geringfügiger Oxidation durch Wasserdampf wärmebehandelt worden. Aus der Bandbeschichtung austretendes Hydratwasser ist durch das Vakuum in dem ersten Aufheizabschnitt des Ofens entfernt worden. Der Wärmefluß zu und von den Bunden über die Bundenden wird durch hochleitende Herdplatten, welche die .Bunde tragen, und durch eine sich aufweitende Abdeckung auf den freiliegenden Oberkanten des Bundes gefördert. Die Erhitzung der Bundwicklungen über die Enden unter Benutzung der hohen Leitfähigkeit des Bundes selbst, fördert die gleichmäßige Erhitzung des Bundes, da somit eine Wärmezufuhr zu jeder Wicklung stattfindet. So wird das vertikale Bund beispielsweise von der hochleitfähigen Herdplatte getragen, istnit der sich erweiternden Abdeckung abgedeckt und wird mit etwa 10⁰C je Stunde erhitzt. Es kann auch eine langsamere Aufheiζgeschwindigkeit gewählt werden, wodurch sich jedoch die Zeit verlängert, die das Bund bis zum Erreichen der Glühtemperatur benötigt. Die Verlängerung der Gesamtglühzeit macht jedoch entweder eine längere Aufheizkammer oder eine längere Pause vor dem Einführen der zusätzlichen Bunde in den Ofen erforderlich. Die Fähigkeit,den Wärmefluß in das Bund zu steigern, begrenzt die höchstzulässige Aufheizgeschwindigkeit, bei der noch keine Deformationen auftreten, auf etwa 38⁰C- pro Stunde. Die Aufheizgeschwindigkeit kann dadurch gesteigert werden, daß das Bund auf die Seite gelegt und die Enden

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des Bundes mit Hilfe der Heizelemente 58 erhitzt werden, die dann direkt' auf die Bundenden strahlen. Auf diese Weise kann eine Aufheizgeschwindigkeit von etwa 66⁰C pro Stunde erreicht werden; dabei muß Jedoch mit leichten Banddeformationen gerechnet werden. Außerdem ware es dabei erforderlich, zwecks Verhinderung eines Bundzusammenbruches eine Halterung in der Mitte des Bundes vorzusehen, wie auch einen Schutz des äußeren Durchmessers des Bundes vorzunehmen, um ein Verfahren zu vermeiden.

In dem beschriebenen Ofen werden gutes Kornwachstum und gute Kornorientierung bei 21-stündigem Glühen bei 1180⁰C in einer trockenen Atmosphäre mit einem Taupunkt von -25 C oder weniger und bei einer Durchflußmenge der Atmosphäre von 780 Nm tr

je Stunde erreicht. Die Wärmebehandlung kann auch bei niedrigeren Temperaturen wie 1090 C über einen längeren Zeitraum oder bei höheren Temperaturen von etwa 123O⁰C über einen kürzeren Zeitraum durchgeführt werden. Das Arbeiten mit den im Beispiel ausgewählten Parametern minimiert die Bunddeformation und maximiert das Bundausbringen, da die von den Heizelementen auf die Bunde aufzubringende Strahlungswärme minimiert wird und die Verunreinigungen von den Bundoberflächen entfernt werden, während die Bunde noch relativ kühl sind und das Bandmaterial weniger bereit zur Reaktion mit den Verunreinigungen ist. Die Wirksamkeit der in dem Ofen als Mittel zur Unterdrückung des Überganges von Strahlungswärme auf die Bunde aufrechterhaltenen reduzierenden Atmosphäre wird durch die hell leuchtende Oberfläche der dem Ofen verlassenden Bandwicklungen unter Beweis gestellt. Die Unterdrückung des Wärmeübergangs durch Strahlung auf die Bunde und die Wirksamkeit des Erhitzens durch Leitung über die Herdplatte wird ferner sowohl durch die geringe infolge Deformation erfolgte Bandbeeinträchtigung als auch durch

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die gleichmäßige Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit unter Beweis gestellt, die in Fig. 12 dargestellt sind, Vielehe die mittlere Bandtemperatur in dem Aufheiz-, Durchwärm- und ersten Abkühlungsabschnitten des Ofens zeigt. Die Abkühlung der Bunde wird bis zu einer zur Entnahme aus dem Ofen geeigneten Temperatur fortgesetzt, die im Beispiel etwa 38 G beträgt. Die Bunde können auch bei einer höheren Temperatur bis etwa 4-3O⁰C aus dem Ofen entnommen werden. Werden die Bunde bei einer höheren als dieser Temperatur aus dem Ofen genommen, so kann dies eine beträchtliche Oxidation der Bundoberfläche ,und eine Verschlechterung der Eigenschaften zur Folge haben. Die Bunde aus dem beschriebenen Ofen werden mit einer gleichmäßigen Abkühlgeschwindigkeit von etwa 4,4-⁰C pro Stunde abgekühlt. So lange die Abkühlung der Bunde kontinuierlich erfolgt, kann jede innerhalb der Abkühlabschnitte erzielbare Abkühlungsgeschwindigkeit verwendet werden»

Der kombinierte Effekt der verschiedenen Aspekte der Erfindung führt zu einem Ofen„ der zum Kornwachstums- und Kornorientierungsglühen ganzer Siliziumstahlbunde geeignet ist und in dem die Bunde mit gleichmäßigerer Geschwindigkeit aufgeheizt werden als zuvor, die Bunde während des Durehwärmens auf konstanter Temperatur gehalten und dann mit einer besser kontrollierten Geschwindigkeit als bisher abgekühlt werden«=

Wenngleich die Erfindung an einem konkreten Beispiel erläutert worden ist, ist es klar, daß dem Fachmann innerhalb des Erfindungs- -gedankens eine Vielzahl von Inderungsmöglichkeiten zur Hand ist» In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß zwar im Beispiel ein Durchlaufofen mit eine !'langen Kammer und Voröfen an jedem Ende

gezeigt worden ist, sich der Ofen aber auch in zwei Ebenen mit einem einzigen Einlaß- und Auslaßvorofen konstruieren läßt, wie beispielsweise der amerikanischen Patentanmeldung 802,54-8 zu entnehmen. In letzterem Fall durchläuft das Bund die oberen und unteren Ofenebenen in einer im Allgemeinen U-förmigen Bahn. Das Bund tritt in den Vorofen ein, wird dann auf die obere Ofenebene gehoben, läuft durch die obere Ebene, wird dann auf die untere'Ebene des Ofens abgesenkt, welche sich direkt unterhalb der oberen Ebene befindet, und läuft dann durch die untere Ebene zurück zu dem einzigen Vorofen.

Außerdem kann der Ofen in einer einzigen Ebene mit nebeneinanderlaufenden Ofenbahnen konstruiert werden, wobei gleichfalls ein einziger Vorofen benutzt wird, der die Senkrechtförderer an den gegenüberliegenden Enden der beiden Ofenbahnen jedoch durch Horizontalförderer ersetzt werden. Da der Ofen eine Vielzahl von Kammern zum Aufheizen und auch zum Abkühlen besitzt, können auch andere Wärmebehandlungen in ihm ausgeführt werden, als Kornwachsturns- und Kornorientierungsglühungen von Siliziumstahl. Die Aufheiz- und Abkühlungsgeschwindigkeiten können zwecks Einstellung vorbestimmter günstiger Werte leicht eingestellt werden, wobei die zugeführte Wärme über das Element 58 regelbar und die Abkühlung des Einsatzes über die Atmosphäre, die Durchflußmenge, den Zusatz von Kühlatmosphäre durch die Düsen 74 und durch kontrollierten Wärmeverlust oder Wärmeabfuhr durch die Wandungen einstellbar ist. Zusätzlich zur Erleichterung der Entfernung von Hydratwasser ermöglicht die Vakuumkammer 10 nach der Feuchtigkeitaentfernung und ersten Aufheizung eine einzige Bundstellung, in welcher die Bunde mit besonderen Gasen, wie Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Argon

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und dergleichen impregniert werden können, um die Entwicklung magnetischer Eigenschaften bei Silizium-Bandmaterial zu unterstützen.

- Patentansprüche -

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Claims (12)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Bandmaterial in Bundform, wobei ein Bund in einen Vorofen an der Eingangeseite eines länglichen Ofens gebracht, der Vorofen verschlossen und von gasförmigen Verunreinigungen gereinigt wird, anschließend das Bund aus dem Vorofen in den Ofen

■ verbracht und von der Eingangsseite durch aufeinanderfolgende Auf heiz- und Abkühlzon.en des Ofens geführt wird, während durch den Ofen ein nichtoxydierendes Gas strömt und abschließend das Bund an dem Ausgangsende des Ofens entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorofen (4) zwecks Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen zunächst evakuiert, der Vorofen anschließend mit einem Gas gefüllt und zwecks Entfernung des zuvor eingebrachten Gases erneut evakuiert wird, bevor das Bund (C) aus dem Vorofen (4) in den Ofen (2) verbracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze i c h net, daß das jaichtoxydierende Gas und das zur Füllung des Vorofens (4) dienende Gas Wasserstoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß das Bund (C) vom ausgangsseitigen Ende diß Ofens (2) in einen zweiten Vorofen (20) gebracht und aus diesem Voröfen (20) vor der Entnahme des Bundes (C) das nichtoxydierte Gas in die Atmosphäre verdrängt wird.

4. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (C) in deft Ofen (2) zwecks Entfernung von Hydratwasser von den Obefflachen des Bandmaterials eine erste Aufheizung erfährt * k

es unter Evakuierung, des- das Bund umgebenden Raumes vor der Einwirkung des nichtoxydierenden Ofengases aus dem Vorofen (4) in den Ofen (2) überführt worden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn e t, daß die an beiden Enden des Vorofens (4) vorgesehenen Türen (3 und 6) während der Evakuierung des Vorofens (4) "geschlossen sind, daß die Tür (6) zwischen dem Vorofen (4) und der ersten Aufheizzone (8) des Ofens (2) · geöffnet und eine Tür (167) sxa. anderen Ende der ersten Aufheizzone (8) geschlossen und ein Bund (G) aus dem Vorofen (4) in die erste Aufheizzone (8) verbracht und anschließend die Tür (6) während der Evakuierung der ersten Aufheizzone (8) geschlossen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bund (C) vor seinem Durchgang durch den eine nichtoxydierende Atmosphäre enthaltenden Ofen (2) in einer evakuierten Kammer (8) zwecks Entfernung von Wasserdampf von den Bundoberflächen eine erste Erhitzung erfährt.

7· Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandmaterial in Bundform mit einem länglichen Ofengerüst, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengerüst (2) in eine Vielzahl von unabhängig einstellbaren Heizzonen (8} 10, 12, 14) und in eine Vielzahl von unabhängig einstellbaren Abkühlzonen (16, 26, 28, JO, 31) unterteilt ist, daß die Bunde (C) in dem Ofen (2) absetzbar und durch den Ofen verschiebbar sind, daß ein nichtoxydierendes Gas durch den Ofen (2) zirkuliert, daß eine abdichtbare Kammer (8) am eingangsseitigen Ende des Ofens vorgesehen ist, daß in der abdichtbaren Kammer (8) eine Einrichtung zur Wärmeerzeugung (58) vorgesehen ist und daß die abdichtbare Kammer (8) evakuierbar ist, während ein Bandmaterialbund (C) darin wärmebehandelt wird.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Aufheizzone (8) und dem übrigen Ofenteil eine Übergabekammer (180) mit an einandergegenüberliegenden Seiten angeordneten Türen (167» 168) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabekamin er (180) vor dem öffnen der zwischen der Übergabekammer und der ersten Aufheizzone (8) angeordneten Tür (167) evakuierbar ist und daß Einrichtungen (119, 187) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Übergabekammer (180) vor Öffnung der zwischen der Übergabekammer und dem übrigen Ofen vorgesehenen Tür (168) mit nichtoxydierendem Gas füllbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Aufheizzone (8) evakuierbar ist, um bei der Glühung von mit MgO beschichtetem Siliziumstahlband das Hydratwasser aus der MgO-Beschichtung zu entfernen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen abdichtbaren Vorofen (4) zur Aufnahme von in dem Ofen (2) zu glühenden Bunden (C) von Bandmaterial, durch eine Tür (6) zwischen dem Vorofen (4) und der ersten Aufheizzone (8), durch Einrichtungen (190, 161, 186) zur Evakuierung des Vorofens (4) im Anschluß an das Einbringen eines zu glühenden Bundes (C) und Schließen der Tür (6) und durch eine Einrichtung (144, 1^4) zum Einbringen des nichtoxydierenden Gases in den Vorofen (4) bei noch geschlossener Tür (6).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausfall- oder Reservesystem (146, 154, 150) zur Reinigung des Vorofens (4) mit Stickstoff vorgesehen ist.

3U981 2/0921

13· Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen am ausgangssextigen Ende·des Ofens (2) vorgesehenen zweiten abdichtbaren Vorofen (20), eine· zwischen
dem zweiten Vorofen (20) und dem Ofeninneren angeordnete
Tür (7) sowie eine Tür (18) zwischen dem zweiten Vorofen
(20) und der Atmosphäre und durch eine Einrichtung (191,
186) zur Evakuierung des zweiten Vorofens (20) soxvie eine Ausfall- oder Seserveeinrichtung (146, 154> 150) zur Reinigung des zweiten Vorofens (20) mit Stickstoff.

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