DE2259357A1

DE2259357A1 - Vorrichtung zur vorerwaermung oder abkuehlung von durchlaufendem gut, insbesondere stahlbloecken, luppen und dgl

Info

Publication number: DE2259357A1
Application number: DE2259357A
Authority: DE
Inventors: Riyuzo Okuno
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1971-12-06
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1973-06-20
Also published as: FR2165925A1; FR2165925B1; US3892391A; IT973880B; SU553939A3; DE2259357B2; GB1392309A

Description

2.12.1972 IG/Rö

EiWASAKI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA, Uo. H, Higashikawasakicho 2-ciLome, Ikuta-ku, Kobe-shi, Hyogo, Japan.

Vorrichtung zur Vorerwärmung oder Abkühlung von durchlaufendem Gut, insbesondere Stahlblöcken. Luppen and dgl.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorerwärmen und Abkühlen von durchlaufendem Gut, insbesondere Stahlblöcken, Luppen und dergleichen.

Bs sind bereits Industrieöfen bekannt, bei denen Abgase zur Vorerhitzung von luft für Verbrennungszwecke mit Hilfe durch einen Wärmeaustausch der Verbrennungsluft und der Abgase verwendet wird, unter Einsatz eines Wärmetauschers, um den Wärmeverbrauch des Ofens (Wärmemenge in kcal pro Tonne Behandlungsgut wie Luppen) herabzusetzen. Hierbei ist jedoch die Abgastemperatur beim Ausgang des Wärmetauschers etwa 700 - 800 ° C. Deshalb geht der größte Teil des Wärmeinhalts verloren. Zum Beispiel bei dem 5 Bereiche aufweisenden kontinuierlich mit Wiedererhitzung arbeitenden Ofen (Stoßofen), mit einer Heizkapazität von 170 t pro Stunde ist der spezifische Wärmeverbrauch als etwa 430 kcal pro Kilogramm bekannt,.und es ist ferner allgemein bekannt,

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daß bei öfen mit Laufträgern, die in letzter Zeit schnell weiterentwickelt worden sind, der gleiche Wert etwa 500 kcal/kg beträgt (was auf den großen Kühlwasserverlust bei Verwendung von Stoßofen zurückgeht). Ein Beispiel für die Durchrechnung der Wärmewerte ist im folgenden für einen 5 Bereiche aufweisenden Stoßofen mit einer Leistung von 170 t pro Stunde dargestellt:

Erforderliche Netto-Wärmemenge Qn = 34,9 * 10 kcal/h 47 # Quellenverlust etc. Qw = 2,8 . 10⁶ kcal/h

Kühlwasserverlust (Abfluß

nach außen) Qk = 10,6 . 10⁵ kcal/h 14,5

Abgasverlust (nach Wärmeaustausch) Qaby =25,9 . 10⁶ kcal/h 35 #

Q = QZ = 74,0 . 1O⁶ kcal/h.

Wirkungsgrad des Ofens:

W = Kaloriewert (Hu) plus Vorheizwert für

Luft

minus Abgasverlust (beim Ofenauslaß) =

1 minus 0,35 = 0,65.

Spezifischer Wärmeverbrauch: Ws = Qz/d = 74,0 . 101? = 435 Kcal/

1,7 . 10-* kg

D: Ofenausgangsleistung 170.000 kg/h Heizölverbrauchswert (Schweröl) Hu = 9.800 kcal/h.

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Qz = Ha = 74,0 . 10⁶ = 7.600 kg/h 9.800

Deshalb ist die erforderliche Menge an Schweröl pro Stunde 7.600 kg/h. In diesem Falle benötigt der Abgasverlast 35 1° der gesamten Wärmemenge. Es wird daraaf hingewiesen, daß dies eine große Bedeutong hat, am die Menge des spezifischen Y/ärmeverbraachs za beeinflassen.

Hinsichtlich bekannter Vorrichtangen ist noch folgendes za berücksichtigen: Bei der Verarbeitang von Eisen in Yorwalzmühlen wird ein aas einer Wärmeaasgleichgrabe (Tiefofen) aasgestoßener Rohblock mit 1,300° 0 unter Drack za Walzstahl, Lappen and dergleichen mit Hilfe einer Walzmähle gewalzt and beim nächsten Arbeitsschritt wird das G-ut einer Y/alzmühle zageführt and dort gewalzt, um das Fertigerzeugnis za bilden. In diesem Fall werden die aas dem Rohblock gewonnenen Lappen and Y/alzstahl manchmal in der Vorwalzmühle gelagert, am in ihr fehlerhafte Prodakte nachzaarbeiten oder am die Prodaktion za prüfen, was za einer Beschränkung des Aasstoßes führt, wobei es notwendig ist, das. G-at naheza aaf die Kormaltemperatur abzakühlen, da das Eisengat eine sehr hohe Temperatur von etwa 800 - 900° G anmittelbar nach der Behandlung in der Walzmühle hat.

Um Lappen, Walzstahl and dergleichen za kühlen, sind verschiedene Verfahren bekannt. Hierza gehört es, auf das G-at Wasser auf ζ as chatten oder das G-at in Wasser einzatauchen,

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nachdem seine Temperatur durch selbsttätige Kühlung herabgesetzt war. Für aie Eigenkühlung ist jedoch viel Platz erforderlich, und uiese Verfahrensschritte führen zu verschiedenen Fehlern, verursachen viel Eonstruktionsaufwand für zugehörige Bauteile und setzen den Ausstoß der G-e samt vorrichtung herab.

Der Erfindung liegt einmal die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung vorstehender Nachteile die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, den Ausstoß zu vergrößern und den Verlust an Wärmemenge herabzusetzen. In diesem Zusammenhang bezweckt die Erfindung, dem Gut hocherhitzte Flüssigkeit mit zugehöriger Wärmemenge zuzuführen, um die Temperatur des Gutes zu erhöhen, wobei erfindungsgemäß hoch erhitzte Flüssigkeit aus Düsen auf das Gut mit hoher Geschwindigkeit strahlförmig aufgespritzt bzw. aufgesprüht wird und der hohe Wärmegrad!ent zwischen der Überfläche des Gutes zu seiner Umgebung ausgenutzt wird.

Ferner bezweckt die Erfindung, den hohen Wärmegehalt des Gutes wie der Stahlrohblöcke auf Flüssigkeit niedriger Temperatur zu übertragen, um einmal die Temperatur des Gutes herabzusetzen, wobei die vom Gut abgeführte Wärme mit hohem Wirkungsgrad ausgenutzt wird. Hierbei wird die Flüssigkeit niedriger Temperatur aus Düsen auf die Rohst aiii blöcke und dergleichen aufgespritzt bzw. aufgesprüht, unter Beibehaltung hoher Geschwindigkeit, und der hohe Warintigradient b^w. das

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Wäriaegefälle iron der Oberfläche des Gates hinweg ausgenutzt.

Ferner bezweckt die Erfindung, das Gut, das einem Ofen mit Wiedererhitzung zugeführt wird, vorzuerhitzen, indem Abgas . verwendet wird, das von einem üblichen Industrieofen mit Wiedererhitzung abgezogen worden ist, um Flüssigkeit auf hohe Temperatur entweder direkt oder mit ,Hilfe eines Wärmetauschers aufzuheizen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß in einem Bereich, z. B. an der oberen Seite eines das Gut umschließenden Gehäuses hocherhitzte oder kalte Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit in Form von Strahlen über Düsen oder dergleichen eingespritzt bzw. eingesprüht ist, ein anderer, dem ersten Bereich anschließender Bereich jedoch zur Übertragung der Konvektionswärme bzw. auch als Düseneinspritzbereich vorgesehen ist, wobei durch eine Transporteinrichtung das Gut nacheinander in das Gehäuse und aus ihm herausbefördert wird und für den Wärmeaustausch an der Oberfläche des Gutes ein hoher Wärmegradient zu. den eingespritzten heißen bzw. kalten Strahlen, insbesondere Flüssigkeitsstrahlen, gebildet ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht die Abwandlung der Vorrichtung für Kühlzweeke vor, um innerhalb kurzer Zeit das Gut für die Rohblöcke zu kühlen, wobei die Kühleinrichtung innerhalb der Gesamtapparatur in kompakter

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Weise eingepackt ist. Hierdurch werden verschiedene Nachteile der bekannten Art vermieden und das hohe Wärmegefalle an der Oberfläche des behandelten Gutes ausgenutzt, indem eine gemeinsame Verwendung der Düsenstrahlen hoher Geschwindigkeit eines Gases niedriger Temperatur - Aus fluss ge sciiwindigkeit ungefähr -jQ - 100 m/sec oder mehr als 100 m/sec und einer hohen Zirkulationsgeschwindigkeit des umlaufenden Wassers in einem Wasserbehälter oder dergleichen erfolgt. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß bei dieser Vereinigung von iüaßnahmen bzw. Bauteilen eine Düsenkammer für hohe Geschwindigkeit verwendet wird, in deren Innerem eine Transporteinrichtung vorhanden ist und die betrieben wird, um das zu behandelnde Gut, das eine Temperatur von 800 - 900° C hat, zu kühlen. Diese Kühlung erfolgt durch Diisenströme hoher Geschwindigkeit; hierbei wird ein Kuhlbehälter eingesetzt, um das Gut weiter zu kühlen, das bereits auf 400 - 500° G in der Düsenkammer vorgekühlt wurde, so daß das Gut auf annähernd die Bormaltemperatur, mit Hilfe des umlaufenden Wassers hoher Geschwindigkeit gebracht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der für die Kühlung dienenden Vorrichtung sieht eine Anordnung in Reihe einer Düsenkammer für hohe Geschwindigkeiten vor, in die das zu behandelnde Gut wie Luppen oder Rohblöcke eingeführt und dort in IContaktberührung mit Düsenstrahlen von hoher Geschwindigkeit gebracht werden, dia aus kalter Flüssigkeit bestehen, das auch von einer Vielzahl von Düsen herabrieseln kann, um so

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den Wärmeübergang von dem Gut zur kalten Flüssigkeit zu. bewirken, wobei das aas der Düsenkammer herausgezogene Gut einem Kühlbehälter zugeführt wird, in welchem es schnell auf Kormaltemperatur bzw. Umgebungstemperatur gekühlt wird, indem die Umlaufgeschwindigkeit des Wassers oder einer kalten Flüssigkeit im Behälter entsprechend erhöht wird und wobei ferner ein wagenartiges Bauteil verwendet wird, um das G-ut von der Düsenkamnier in den Kühlbehälter zu überführen und ferner rollende !Transportmittel hierfür eingesetzt werden.

Zum Verständnis der Erfindung ist die Angabe nachfolgender WechselbeZiehungen nützlich:

Der durchschnittliche Wärmeübergangskoeffizient (hm) auf der Plattenoberfläche, auf welche Düsenströme vertikal aus Düsen herabrieseln, ist wie folgt bestimmt:

Hum = hinx = 0,286

Hm wird bestimmt unter Berücksichtigung der Differenz zwischen der Lufttemperatur vor dem Zufließen in die Düsen und der Temperatur der Platte'_f

ua ist die Schlußgeschwindigkeit in der kitte des Düsenstrahls in der bteilung der Platte, ζ ist der Abstand zwischen den jeweiligen Düsen, -£, ißt aie -./ärinelcitfähi^keit und
/'1st df_;r XoülTiziiiiit ».or kinematischen Viskosität.

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Wenn erfindungsgeniäße Vorrichtung zum Vorerhitzen verwendet wird, so wird der Druck des Abgases, welches bei 700 - 800 C liegt und den Wärmetauscher verlassen hatte, mit Hilfe von Heißluftgebläsen erhöht, dann wird es>Düsen zugeführt, die um das zu behandelnde Gut in der Vorrichtung zum Vorerhitzen angeordnet sind. Aus diesen Düsen wird das Abgas mit hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur ausgestoßen, und es findet ein direkter Wärmeübergang auf der Oberfläche des Gutes statt, unter Ausnutzung des hohen Wärmegefälles (150 200 kcal/n . h C⁰), an dieser Oberfläche, das auf die Düsenströme zurückgeht, so daß die Temperatur des Gutes auf etwa 500 C erhöht wird. In diesem Falle wird die Abgastemperatur weniger als 400° ö, nachdem der Wärmeaustausch wirksam geworden ist. In diesem Fall ist die Abgastemperatur 400 G, und die Wärmeleistung des Ofens ist wie folgt:

Somit ist der spezifische Wärmeverbrauch ( ) hiervon in diesem Falle wie folgt:

ws = 435 . 0,65 = 345 kcal/kg. 0,82

Dies zeigt, daß die Verringerung der Einheitsmengen um etwa 26 ^e/>, bezogen auf den handelsüblichen obigen Ofen, stattfindet. Unter Berücksichtigung des Heizwertverbrauches ergibt sich folgendes:

j- = 7.600 . 0,65 = 6.000 kg/h. 0,82

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Dies zeigt, daß 1.6G0 kg Brennstoff pro Stunde verbraucht werden. Wenn man die Betriebsdauer auf einen Durchschnitt von 6.000 Stunden pro Jahr und eine Preiseinheit,für Schweröl auf 7 Yen pro Kilogramm festlegt * ergibt sieh ein ökonomischer Wert für den Brennstoff wie folgt:
6.ΌΌ0 · 1.600-· 7 = 67.200.000 Yen pro Jahr.

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iSine Aus führung; s form der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellte und wird im folgenden naher erläutert. Es r.eigen:

Fig. 1 > eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Vorerhitzung.

Fig. 2> einen Schnitt nach Linie -A-A. der Fig. 1.

Fig. 3» einen Schnitt nach Linie B-B der Fi";. 1.

Fig. 4·» eine teilweise abgebrochene Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Vorerhitzung.

Fig. 5» eine teilv/eise abgebrochene Seitenansicht einer der Kühlung dienenden Vorrichtung.

Fig. 6, einen Schnitt nach Linie A-A der Fig- 5.

Fig. 7, einen Schnitt nach Linie B-B der Fig. 5.

Fig. 0, eine teilweise abgebrochene Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der zur Kühlung dienenden Vorrichtung.

Fig. 9, einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 8.

Fig. 10, einen teilweise vergrösserten Schnitt der Vorrichtung zur Abkühlung.

Fig. 11, einen Schnitt eines der Kühlung dienenden Behälters

Aus Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, dass die vorsuerhitsenden Gegenstände, die kontinuierlich in die Vorrichtung einzuführen aind, auf festem Träger 4 aufgelegt sind, und durch die abwärtn- und aufwärtsgerichtete Bewegung . sowie durch die

vorwärts - rückwärtsgehende Bewegung der Laufträger 3_f d.h. durch die rechteckförmige Bewegung der letzteren, über auf geneigten Schienen 7 angeordneten Räder O,der Vorrichtung zugeführt v/erden.

Auf Laufträgern 3 vorhandene Säulen 2 sind mit einem antreibenden

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!Drawer in unteren Toil dor Vorrichtung verbunden und durchdringen einen unteren Toil dee Geh"uses 10. In den durchdringenden Teil sind "andichte Kamne??n 6 rmcl Diohtplatten 1-1 vorhanden, uri ein lecken des Gases in der Vorrichtung zu verhincierii.

Jede der S;-IuIen ?. und der Lauftra.^er 3 ist mit Hitzeschilden 5 versehen, da die Bauteile 2 und 3 einer fashohen Temperatur ausgesetzt sind. Auf den Troern, und zwar sowohl auf der de"¹¹, festen Träger als auch de^vi Laufträrer zugekehrten Seite sind Gußschienen 3' vorhanden, um eine auf die Orvdation zur ine !gehende Erosion zu verhindern.

In ihrer Kitte ist di^ Vorrichtung zum Vorerhitzen in zwei Teile geteilt, wobei in den Teil mit hoher Temperatur eine Düsenzone vorhanden ist, nit einer Mehrzahl von in oberen und unteren Teil angeordneten. Düsen. Oiese Düsen- bzw. Sprühzone a stellt den Hauptteil der Vorrichtung dar und int ein G-eh^usekasteii, Die Ausnenri".che den Gehäusel-rastens ist nit eine?-"¹ isolierenden Schiclit 19 versehen, wälirend das Innere des Kastens eine f;e%ön Hitze widerstandsfähige Stahl"olattierung hat, an der Düsen 9 befestigt sind. Der andere Teil der Vorrichtung ist der Konvelrtionsstronbereich b. Das in den ijnrühboreich a ein~estossene Gas wird hiernach αοτα .Bereich b Ku^efülirt, in v;elchem eine "Wärmezufuhr durcli Cyon lionvektionnntron dioren Gases erfolgt. Gonit dient die Konvelttionsstro^KODie b dazu, in ilu? eine zusätzliche liärmezufuln? ν or zusehen. Da die Geis temperatur im inneren Teil des Bereiches b beachtlich hoch, z.B. bei ^r)00°C lie.^t, . ist die Innenfläche in ] rnton in fiiorsp'; Bo3?eich iiit oiner ITitzoisolation 11 versehen, ir-i no \inif, '■'!'. '■■ ·ι ir:Ti oiTio rnr^f< O^/'iation zuriiol'-Tehendo ]3ronion

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im Kanter) sowie einen Verlust an Wärme durch die !fand hindurch im verhindern. An einen JUnde den Bereiches b ist ein Gasauslass 13 vorgesehen, hieraus fliesst das Gas heraus sowie einen Schornstein zu.

In ,ieden Einlass für die Zufuhr und den Auslass zum Abziehen des Gases ist eine Wise 17 vorgesehen, so dass ein Sprühfil™ aus Luft oder Gas bei hoher !Temperatur gebildet ist, so dass das Gas in Inneren der Vorrichtung durch diesen Sprüh- bzw. Düsenfilm abgedichtet wird. Die zu erhitzenden Gef₃*enstände 1 werden der Stirnseite der Vorrichtung mit Hilfe einer Förderstrecke bzw. Rollganges 15 zugefülirt und dann ins Innere der Vorrichtung mit Hilfe der Laufträger 3 v/eitergeleitet.

Beim abziehenden Auslass v/erden die vorerhitzen Gegenstände 1 mit Hilfe eines Auswerfers 16 herausgezogen. Zusätzlich kann eine Stossvorrichtung verwendet v/erden, um mit den zuführenden und fördernden Bauteilen zusammenzuwirken.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum. Vorerhitzen, wobei der Sprühbereich a und der Bereich b für die Konvektionsstrommg voneinander vollständig getrennt sind. Der Brück des hocherhitzten, aus dem Sprühbereich a abgezogenen Gases wird weiter durch ein Heissluftgebläse erhöht, das Gas wird Düsen zugeführt, die in jeweiligen Teilen des Bereiches für die Konvektionsstreuung b vorhanden sind. In diesem Bereich b werden hocherhitzte Dampfströme aus den Düsen ausgesprüht, um den zu behandelnden Gegenständen Hitze zu zuführen. In dieser Vorrichtung ist ein zweistufiger Sprühbereich a vorgesehen, um den

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Wirkungsgrad der HitzewM eisgewinnung zu erhöhen und die Kompaktheit der gesamten Vorrichtung zu vergrössern.

Die erfindungsgemässe Ausführungsform der Kühlvorrichtung ist . folgendernassen ausgehildet:

Ihr Prinzip entspricht demjenigen für die Vorrichtung zur Vorerhitzung. Bei der Kühlvorrichtung strömen Strahlen niedriger Temperatur aus den Düsen heraus, anstatt der Ströpie hoher Temperatur ■wie "bei der Vorrichtung zur Vorerhitzung, wobei die Temperatur der zu behandelnden. Gegenstände, bei etwa 800 - 900⁰G liegt und _ insoweit von einer Mormaltempera,tur der zu behandelnden Gegenstände in der Vorrichtung zur Vorerhitzung abweicht. Die Kühlvorrichtung dient' also zum Kühlen von Gegenständen hoher Temperatur unter Einsatz von aus Düsen ausströmenden Strahlen hoher Geschwindigkeit, jedoch niedriger Temperatur, wobei die an den behandelten Gegenständen freiwerdende Wärme auf die luftströme der Düsen übertragen, und die Temperatur der letzteren erhöht wird. Die erhitzten luftstrahlen können somit als Wärmequelle für einen Heizkessel odgl. eingesetzt werden, was gemäss Erfindung vorteilhaft ist.

Aus den Figuren 5, 6 und 7 ist jeweils ersichtlich, dass die Durchbildung der Vorrichtung zur Abkühlung im wesentlichen gleich derjenigen zur Erhitzung ist. Unterschiede bestehen in der Durchbildung des Gehäusekastens des Bereiches b¹ der Konvektionsströmung und hinsichtlich der Stelle, von der Flüssigkeit der Vorrichtung zugeführt wird. Im einzelnen ist das Gehäuse für den Bereich b¹ der Konvektionsströmung (genannt Strahlungshitze-Übertragungsbereich in der Kühlvorrichtung) lediglich ein

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Stahlkasten 1o airs Gehäuse,"der -^liifinirireit niedri^r-e*i* 'üern.neratur zugeführt wird, wobei der Kasten in der KühlvorricTitunf; im untergebracht ist; dagegen ist in der Vorrichtung; z\m Vorhitsen

wie vorstehend, das Gehäuse nit Isoliermaterial 11 verrohen. I3ei der Arbeitsweise dieser Fühlvoirvichtung wird die van den ?.u zu erhitzenden Gegenständen abgestrahlte Hitze zunächst durch einen Stahlkasten Io aufgefangen,und diese Hitze v/ird von der Kasten zu der Flüssigkeit niedriger Temperatur überführt.

Im nachfolgenden Zeitabschnitt v/ird die Termeratur der Flüssigkeit, welche den Übertraglingsbereich b- für Strahlungsheizung passiert hat, um einiges erhöht, dann v/ird diese Plrissi^keit den Düsen in Sprühbereich a- zugeführt. 3.)o.nach v/ird die I^?lüssi·-;-keit in die Vorrichtung in !Forn von eine hohe, Geschwindigkeit aufv/eisenden Strahlen einr;esprüht und das zxx behandelnde Gut gekühlt.

Eine andere Ausführun^sforn der erfindun';sr?onässen Kühlvorrichtunr; sieht vor, daß der Bereich,in der StrahlUn.'^:;ahitze übertrafen wird und der Sprühbereich voneinander getrennt sind, wobei der Druck der hocherhitzten Luft, die aus der Sprühzone hinwege-jjjandiert, nit Hilfe eines Gebläses erhöht und dann diese Luft dem Bereich für Übertragung der Strahlun^shitze zugeführt wird, in welcher Busen vorhanden sind, nit anderen T/orten, Luft v/ird in die Vorrichtung über diese Düsen in Form von Stralu.cn hoher Geschwindigkeit eingesprüht. Bei dieser Ausführung es forn kann der l/irlrungsgrad der Hitzeübertragung ausserordentlich erhöht werden.

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"Ορ,β Ρτττι^χ-Λ ^ ο:? Vorrichtung nur ATdIΓα¹-!Tun^ entspricht denjenigen nur Vorerhitrup- ^e-iäss ':^pig. 4» wi^ vorstehend angegeben.

)ri·^ Seile der !Fördervorrichtung und der Ijaufträger sind in dieser Vorrichtung zu"? Abkühlung die gleichen wie bei der.'vor-" bezeichneten Vorrichtung zun Vorerhitzen.

Wie bereits vorstehend angegeben, wird die Wirksamkeit der Ofenheizung verbessert, jedoch der spezifische Warmeverbrauch des Ofens herabgesetzt, wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendet wi;?d, wobei die im erhitzten Barren, einem Block oder einer Luppe bx.b Stahl , die erhitzt ist, die in diesen Bauteilen enthaltene Wärmeenergie, wenn diese Bauteile die Bearbeitungsntation verlassen haben, i.iit hohem Wirkungsgrad wiedergewonnen werden kann. Andererseits kann die Temperatur des Abzugsgases, " welches aus der wiedererhitzten Ofenvorrichtung herausgestossen wi"¹?'³, herabgesetzt werden, sodass die Kosten der zugehörigen Hilfsvorrichtungen eic? Arbeitsstation herabgesetzt werden können, Die erfindungsgemässe Vorrichtung bringt deshalb verschiedenartige Vorteile. Darüberhinaus kann die erfindungsgemässe Vorrichtunr bei grundsätzlich jeder Ausrüstung verwendet werden, um das Bearbeitungsgut zu erhitzen oder zu kühlen, indem Sprühstrahlen hoher Geschwindigkeit zum Einsatz können.

Eine andere Ausführungsform" der Erfindung hinsichtlich der Vorrichtung zur Abldihlung sieht eine Düsenkammer hoher Geschwindigkeit vor, einen Kühlbehälter und eine Transporteinrichtung in 'Pom eines Wagens, wie nachfolgend anhand der Figuren 8,9»1o,11

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näher erläutert.

Düsen- bzw. Sr>rühkanner hoher Geschwindigkeit. In dieser Kartier' ist eine Anzahl von !Düsen zum Versprühen von Strahlen an der oberen Seitenwand und an der unteren Seitenwand in vorbestimmten Abstand zu dem zu behandelnden Gut vorhanden, wobei die Mittelachsen mieder der Düsen vertikal zinn Gut v/eisen. Flüssigkeit von niedriger Temperatur wird in die Kammer, unter hoher Geschwindirke.it, durch diese Düsen eingesprüht, v;obei ein Wärmeübergang bei hohen Wirkungsgrad zwischen der Flüssigkeit niedriger Terrperatur und den eine hohe Temperatur aufweinenden Behandlungs^ut erfolgt, unter Ausnutzung des hohen Wärmegradienten zwischen der Oberfläche des Gutes und der eingespritzten Flüssigkeit niedriger Temperatur, worauf das Wesen der schnellen

Strahls
Abkühlung mit ¹IiIfe des Sprüh- begründet ist. In diesem Falle wird die im Beharidlungsgut gespeicherte Wärme den Flüssigkeitssprühstrahlen übertragen, und die erhitzte Flüssigkeit kann als Wärmequelle für einen Kessel oder andere Industrieöfen odgl. verwendet werden, um s.B. luft auf hohe Temperatur für nachfolgende V er brennung stecke odgl. zu erhitzen.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 8 und 9, welche Sprühlcammern hoher Strahlte schwind igke it gemäss Erfindung zeilen, wird das auf festen Trägern 4 vorhandene zu behandelnde Gut 1 kontinuierlich nacheinander der Vorrichtung zugeführt, und zwar mit Hilfe der. aufwärts und abwärts gehenden Bewegung bzw. der nach vorne und rückwärts gehenden Bewegung der Laufträger, d.h. durch eine rechteckige Bewegung der letzteren, sowie über Räder B auf geneigten Laufschienen 7. Säulen 2 auf den Laufträger 3 sind mit einem antreibenden Träger im unteren Teil der Vorrichtung

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verbunden, welche durch den unseren Teil eines Gehäuses 1o dringen.In diesen durchstossenden Heil sind gasdichte Kammern 6 und Dichtpiatten 18 vorhanden, um das Lecken des Gases in die Vorrichtung zu verhindern. Jede der Säulen 2 und der Laufträger 3 ist mit Hitzeschilden 5 versehen, da die Bauteile 2 und 3 der Strahlung hoher Temperatur des Gutes ausgesetzt sind, als auch der Flüssigkeit hoher Temperatur, oder wechselweise, ausgesetzt sind. Zu diesem Zweck kann auch eine Luftkühlung oder Wasserlriihlung, z,ß. durch Rohre, erfolgen. Auf den Trägern 4- und 3 sind Gußschienen9sowohl auf der Seite des festen Trägers als auch des Laufträgers vorhanden, um auf Oxydation zurückgehende Erosion zu verhindern. '

Die Sprühkammer besteht, wie in Pig. 8 ersichtlich, aus einem, zwei Stufen aufweisenden, aus Stahl bestehenden Kasten 1o. Eine unter Druck eines Gebläses geförderte !Flüssigkeit niedriger Temperatur wird dem inneren Teil b des Kastens zugeführt, während die Strahlungsenergie des hocherhitzten Gutes 1 im Ge-r häuse 11 aufgefangen wird. Danach wird diese Wärmeenergie der Flüssigkeit niedriger Temperatur über Gehäuse 11 zugeführt: Dies ist die Hauptfunktion des innen gelegenen aus Stahl bestehenden Kastens, bzw. des Gehäuses b.

Die D'dsen to werden an den äusseren Stahlkasten a in quadratischer Anordnung befestigt, im Einzelfall in einer zick-zackförmigen oder jeweils anderer optischer Anordnung, ragen in das Innere der Kammer hinein und durchsetzen hierfür den Stahlkasten b. Die den inneren Stahlkasten verlassende Flüssigkeit niedriger Temperatur wird in gewissem !lasse aufgeheizt, und

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v/ird dann umgekehrt in den äusseren Stahl kasten a an der Aussensoite eingeführt, um abgezogen und dann jeweiligen Düsen 12 zugeführt zu werden. "Danach v/ird die Flüssigkeit über die Düsen in die Kammer unter hoher Tesohwindigkeit eingespritzt bzw. eingesprüht und prallt .^r-egen die Oberfläche des zu behandelnden Gutes auf, wonach zwischen Gut und Flüssigkeit ein Wärmeübcrgang stattfindet. liach erfolgtem Wärmeübergang wird dio Flüssigkeit über Auslass 13 am Ende rl er Kammer abgezogen.

In jeder, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Düsenkammer mit Einlass und Auslass ist eine Düse 17 vorgesehen, wobei die Flüssigkeit im inneren der Kammer mit Hilfe eines filmförmigen Luftstrahls abgedichtet v/ird, die aus der Diine 17 ausgeflossen wird. Das zu behandelnde Gut v/ird der Stirnseite der Kanner mit Hilfe eines Rollganges bzw. einer Förderstrecke 15 zugeführt und dann in das Innere mit Hilfe von Laufträgern 3 weiter transportiert. Zusätzlich kann mindestens ein Stössel zum Zusammenwirken mit den Förder- und Führungsbauteilen vorgesehen werden.

Die Vorrichtung besteht aus einem hängenden bzw. schwingbaren, L-färmigen Haken 19, der das Gut 1 stützt bzw. trägt und aufwärts und abwärts bewegbar ist, und aus einem !Jagen 2o, der den Haken 19 vorwärts und rückwärts trägt. Das aus der ]jüsenkammer herausgezogene Gut v/ird in ölen oberen Bereich eines Kühlbehälters 21, im nächsten Arbeitsgang, mit Hilfe den L-

förmigen Hakens dieser Vorrichtung befördert, dann wird der Haken zusammen mit dem Gut zuletzt aus diener' Stellung heruntergeholt, sodass das Gut vollständig in das Wasser des Kühlbe-

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halters 21 eintaucht. Das zu Iriihlende Gut 1 wird in Sank 21 etwa auf Normal terip era ttir für eine vor "bestimmte Zeitperiode gebracht, dann wird das Gut hochgehoben und durch den Tiaren 2o einer Rollvorrichtung wie einer Pörcierwalze od.gl. 22, in letzten Arbeitsgang, zu~eführt. Über Räder 24 wird der Maren ?o auf den

l!r,'-;en stützenden Träger 23 aufgesetzt, wobei Tracer 23 unnittel- »

bar rit der Dusenkainner in Verbindung steht. Die nach vorwärts unr! rückwärts Gehende Bewegung des Wagens 2o wird mit Hilfe einer den ¹Ja^en antreibenden Vorrichtung 25 durchgeführt, mit der der ¥p.o;en 2o versehen ist. Der am Wagen 2o hängende Haken wird durch eine ebenfalls am Wagen 2o vorhandene .Antriebsvorrichtung aufwärts und abwärts bewegt.

'Dar, aun der Msenkanner herausgezogene Gut, das in diesen Zeitabschnitt eine Temperatur von 45o - 5oo°ö ha,t, miss schnell und in einer kurzen ZeitOeriode auf iior'nalteniperatur abgelcühJ-t werfen. Desha'i.b int in der erfindungsgemässen Vorrichtung der Kühlbehälter 21 in zviei Teile geteilt, unter Verwendung einer Trennwand 2Π, und dan Wa ns er sowohl, in der oberen als auch-ßinteren Seite der Wo^n s er kann er 26 und 27, wird mit Hilfe einer Zirkui.ationoTTun-oe ^₀ ^_n Unlauf gesetzt, wobei eine hohe Umlaufgeschwindigkeit im Behälter erreicht wird, um das Gut 1 schnell zv kühlen. Iia einzelnen wird hierbei der Wärmegradient zwischen O.en in WanrsGi? eingetauchten Gut und den übrigen Wasser im Tank gebildet und das Gut deshalb sclmoll gekühlt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass das mit Hilfe den L-formigen Hakens getragene bzw. ?Vbgorrl7'->tzte Gut an die obere Seite der Wasserkammer 2f '■•oreti'.t v/i^fi, wo η j Ir Hilfe einer Pwipe das Wasser urazirkulinrt

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urd hohe Umlaufgeschwindigkeit hat. Mit Ilil.fo des schnell umlaufenden Wassers ist die Turbulenz der Strömung r.ls auch der Wrirmeuber^anr; /.wischen der Gutoberfläche und den flieaeenden 17asser hoch, und folglich ./irr] die Wärmeenergie von Gut wirksam den fliessend on 'lasser iw.^efiihrt, das Gut sehr schnell auf normale Temperatur- /''ekühlt. Erfindun^s^emäss Icann in Einzelfall vorgesehen werden, um den Zunder udgl. mit Leichtigkeit im Kühlbehälter ?A ?.\\ entfernen, dass der untere Teil des Gehäuses, in-den die obere und. untere Wasser Vanner 26 bzw. 27 ist, p:enei.°:t ausgebildet und mit einen z. B, trichterförmigen Od₁^l. den Zunder aufsammelnden Teil 29 an einen Ende vorhanden ist. Wer Gesammelte Zunder Icann aus dienen trichterförmigen Bauteil, z.B. "periodisch ab^ezo/ren v/erden.

In Verbindung Tut dem Vorstehenden kann das hocherhitzte Gut kontinuierlicii und für kurze Zeit erfindungs^emäss abgekühlt v;erden und man kann in vorteilhafter Weise die Vorrichtung korapakt bzv;. v/eit^ehend einstöckig ausbilden, was wesentliche' Vorteile bringt. Die kompakte bzw, weitgehend einstöckige Ausbildun·'"* und die beachtliche Einsparung an Raum frilt für die erfindunr:c?f;emässe Vorrichtuno; überhaupt allgemein. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Nacharbeit b?;w. Reparatur der schadhaften .Brammen . etc. sofort durchgeführt werden kann, wodurch die Betriebssicherheit erhöht wird.

Je nach Einzelfall sind ;inuivalente Ausfü]irun;;sfornen des ^xirf ind.unr:· s τ er" en; - 1"n.n d e s an r;uwend en.

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Claims

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KAWASAKI JUKOGYO KABUSHIKI KÄISHA

Patentansprüche

.Vorrichtung zur Vorerwärmung oder Abkühlung von durchlaufendem Gut in Form von Stahlblöcken, Luppen, Brammen und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich, z. B-. der Oberseite (a) eines das Gut umschließenden Gehäuses (10) hocherhitzte bzw. kalte Flüssigkeit mit relativ hoher Geschwindigkeit in Form von Strahlen über Düsen (12) oder dergleichen in Kichtung des Gutes eingespritzt ist, ein anderer, dem
ersten Bereich anschließender Bereich (b) jedoch zur Übertragung der Konvektionswärme bzw. auch als Düseneinspritzbereich vorgesehen bzw. ausgebildet ist, wo-bei eine Transporteinrichtung zur Beförderung des Gutes nacheinander das Gehäuse (10) und aus ihm heraus vorhanden ist, derart, daß für den Wärmeaustausch an der Oberfläche des Gutes (1) ein hoher Wärmegradient bzw. ein hohes Y/ärmegefälle zu den eingespritzten heißen bzw. kalten Strahlen, insbesondere
Flüssigkeitsstrahlen, gebildet ist.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1 für Kühlzwecke,, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß vorzugsweise in einer Reihe zueinander eine Düsenkamnier (10, a, b) für hohe Düsengeschwindigkeit und zur Aufnahme des Gutes vorhanden ist und in ihm die Luppen, Brammen und dergleichen mit den Düsenstrahlen von relativ hoher Geschwindigkeit aus kalter oder herabrieselnder Flüssigkeit in Berührung gebracht sind, daß eine Vielzahl von Düsen (12) verwendet wird und Bauteile vorhanden sind, durch welche das behandelte Gut (1) in der Vorrichtung während des Kühlvorgangs bewegt bzw. befördert wird, und ein Kühlbehälter (21) vorhanden ist, die der Düsenkammer (10) nachgeordnet ist, so daß das durchlaufende Gut (1) in den Behälter(2i) einläuft, in dem Behälter (21) als zweiten Kühlstufe einer Sehne11kühlung auf normale bzw. Umgebungstemperatur unterworfen ist und der Behälter einen Strömungsantrieb wie eine Pumpe aufweist, durch die das Wasser oder eine kalte Flüssigkeit im Behälter zu strömen veranlasst wird, und daß zwischen dem Kühlbehälter(21, 20, 26, 27, 28) und der Düsenkanimer (10) mindestens eine Fördereinrichtung wiä ein Wagen oder dergleichen (20) vorhanden ist, wobei der Wagen als Führungs- bzw. Transportkörper ausgebildete Rollkörper (22) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Kastenform hat und aus Stahl besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (12) als die Wandung des Gehäuses bzw.

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Kastens (10) durchdringende Bauteile angeordnet und/oder ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Torstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Inneren des Kon-Tektionsbereiches (b) des Kastens (10) abgezogene ursprünglich kalte Flüssigkeit über einen Auslaß im Kasten bzw.

und . ■

Gehäuse (10) abgezogen der Außenseite dieses Kastens und Ton hier den jeweiligen EintrittsÖffnungen der Düsen (12) wieder zugeführt wird.

6ο Vorrichtung nach einem der Torstehenden Ansprüche, da- . durch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der Spalte bzw. Stoßfugen des Kastens (10, b) zu den Y/änden der in ihn eingeführten Bauteile (2) durch mindestens eine Düse (17) erfolgt, durch welche in den Spalt oder dergleichen ein Luftstrahl oder Luftfilm in bzw. in Eichtung dieses Spaltes eingeblasen ist, insbesondere relativ zum Einlaß und Auslaß der Düsenkammer für hohe Geschwindigkeit.

7. Vorrichtung nach einem der Torstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsäulen (2) für die Laufträger (3) und/oder die Auswurfs-chienen (9) und/oder das zu behandelnde Gut (1) gekühlt werden, z. B.durch mit Flüssigkeit oder strömender Luft gekühlte Rohre, gekühlt sind bzw. selbst als hohle Bauteile (2) und/oder mit einem fließenden iiühlstoff gefüllt bzw. umspült sind.

β. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daI3 die Spalte and dergleichen zwischen Kasten (10) und benachbarten Bauteilen bzw. dem Außenraum rnit Abdichtplatten (18) und Di ent kammern, insbesondere konische Dichtkammern (Fig. 10),versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlbehälter eine obere, mit V/asser gefüllte Kühlkammer (26) und eine untere wassergefüllte Kammer (27) aufweist, die nur teilweise durch eine Trennwand (28) geteilt sind, daß eine Umwälzpumpe oder dergleichen (30) mit beiden Einzelkammern (26, 27) in Verbindung steht und daß greiferartige Bauteile z. B. ein Haken (19)»als Aufnahme für das zu behandelnde Gut" (1) ausgebildet und jeweils in eine der Kammern (26, 27) eingetaucht ist, daß der Haken mit dem Wagen (20) in Verbindung steht und vorzugsweise vertikal verstellbar ist und vorzugsweise die Form eines ' L aufweist.

10. Vorrichtung nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlbehälter (21) bzw. sein Boden geneigt angeordnet bzw. ausgebildet ist und mindestens eine insbesondere trichterförmige Lagerstelle für den Zunder und dergleichen aufweist, die eine Ablaßöffnung hat.

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