DE2259639C3 - Mehrzonentunnel- Durchlaufofen - Google Patents
Mehrzonentunnel- DurchlaufofenInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft einen Mehrzonentunnei-Durchlaufofen
mit mindestens einer Vorwärm-, einer Heiz- und einer Ausgleichszone zum Erwärmen von
warmzuverformenden Stahlblöcken in Form von Vorblöcken und Brammen, bei dem über Verbindungsleitungen
und ein Gebläse Abgas aus der Heizzone entnommen wird und über am Ende der Vorwärmzone
oberhalb und unterhalb des Gutes angeordnete Düsen eingeblasen wird.
Es sind bereits derartige öfen bekannt, bei denen die
in Abgasen gespeicherte Wärmeenergie unter Verwendung von Wärmetauschern zurückgewonnen wird, um
den spezifischen Wärmeverbrauch des Ofens herabzusetzen.Hierbei beträgt jedoch die Temperatur der Abgase
hinter dem Wärmetauscher etwa 700 bis 8000C. Deshalb geht noch eine große Wärmemenge verloren.
Wenn z. B. ein solcher Ofen mit 5 Zonen für kontinuierlichen Betrieb verwendet wird, der einen Durchsatz
von 170 t/h hat, so ist sein spezifischer Wärmeverbrauch 430 kcal/kg. Ferner ist allgemein bekannt, daß
bei Einsatz von Hubbalken-Öfen, die in jüngster Zeit schnell weiterentwickelt worden sind, der gleiche Verbrauch
etwa 500 kcal/kg beträgt (auf Grund des großen fi.s Kühlwasserverlustes, verglichen mit Durchlaufofen).
Bei derartigen Öfen beträgt der Heizölverbrauch z. B. ke/h. In diesem Fall kann der Abgasverlust 35%
der gesamten Wärmemenge betragen.
Zwar ist es bekannt, das Gut dadurch rasch aufzuheizen
daß große Brennstoffmengen in die Vorwärmzone eingeführt werden. Die Abgastemperatur wird hierbei
jedoch sehr hoch, z. B. 12000C. und somit vergrößert
sich der Abgasverlust.
Ferner ist es bekannt. Wärme durch Einsatz eines Wärmetauschers im Gasstrom der Abgase wiederzugewinnen,
um obige Nachteile zu mindern. Hierbei ist jedoch die Höchsttemperatur begrenzt und abhängig von
der Werkstoffqualität des Wärmetauschers, so daß dieser durch besondere Isolation, wie verdünnte Luft, geschützt
werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Mehrzonendurchlaufofen mit mindestens einer Vorwärmzone,
einer Heizzone und einer Ausgleichszone zum Erwärmen von warmzuverformenden Stahlblökken
in Form von Vorblöcken oder Brammen durch Senkung der Abgaswärmeverluste seine Wirtschaftlichkeit
zu erhöhen.
Zwar ist bereits ein Mehrzonentunnei-Durchlaufofen zum Erwärmen von warmzuverformenden Stahlblökken
bekannt, wobei dieser Ofen eine Vorwärmzone, eine Heizzone und eine Ausgleichszone aufweist. Das
Gut wird dabei durch den bekannten Ofen mit Hilfe einer Stoßvorrichtung gestoßen. Aus der Heizzone
werden Abgase über Verbindungsleitungen abgesaugt. Die Absaugung erfolgt über ein Sauggebläse. Über Düsen
wird das Abgas in die Vorwärmzone eingeblasen. Die Düsen befinden sich oberhalb und unterhalb des
Gutes, aber nur am Ende der Vorwärmzone (GB-PS 11 60 875). Außerdem sind die Düsen auch schräg zum
Gut ausgerichtet und das Düsenende verbreitert sich zum Gut hin, was die Ausströmgeschwindigkeit und die
Bildung eines scharfen, engbegrenzten Einspritzstrahles verringert.
Andererseits ist ein Heißgaserzeuger bekannt, bei dem mit Hilfe eines Gebläses das erzeugte Heißgas mit
hoher Geschwindigkeit in einen Banddurchlaufofen eingeblasen wird. Dabei ist die Einrichtung an einer
Seite des kontinuierlich durchlaufenden Bandes als kissenartiger Dämpfer ausgebildet, da bezweckt wird,
durch diese Maßnahmen das Flattern des Bandes zu verringern. Bei der bekannten Vorrichtung soll allerdings
nicht das anfallende Abgas verwendet werden und es handelt sich nicht um einen Mehrzonentunnei-Durchlaufofen
(US-PS 34 56 930).
Zuletzt ist bei einem mit einem Mehrzonentunnelofen vergleichbaren Durchlaufofen zum Brennen von
feuerfesten Erzeugnissen aus Siliziumkarbid bekannt, heiße Abgase in vorbestimmte Bereiche des Ofens über
Leitungen zuzuführen, indem hierfür eine Pumpe eingesetzt wird. In der eigentlichen Vorwärmzone ist zwar
eine Mehrzahl von Gasdüsen vorhanden. Die Anordnung und Ausbildung der Düsen ist aber so getroffen,
daß die Abgase etwa gleichmäßig die ganze Vorwärmzone erwärmen sollen, nicht aber nur engbegrenzte Zonen,
wo das Gut sich befindet. In dieser Vorwärmzone soll bewußt eine wesentliche Temperaturerhöhung
überhaupt nicht erreicht werden, im Gegenteil, in der hier vorgesehenen Oxydationsatmosphäre soll an sich
eine noch relativ tiefe Temperatur vorherrschen. Auch trägt die Ausbildung und Anordnung der Zuführungsleitungen nicht dazu bei, bewußt heißes Abgas diesem
Raum zuzuführen, da diese vom Gebläse kommenden Leitungen überwiegend außerhalb der Ofenwandung
verlegt sind und damit zwangläufig gekühlt werden (GB-PS 9 62 289).
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Düsen in Längsrichtung des Mehrzonentunnel-Durchlaufofens ,'iber den gesamten
Bereich der Vorwärmzone angeordnet sind, wobei die Düsen senkrecht und direkt ai'f die Stahlblöcke gerichtet
sind, und dem aufgeblasenen Abgas über eine Druckerhöhungsanlage ein erhöhter Impuls verleihbar
ist.
Hierdurch werden heiße Abgase, weil eine hohe Druckdifferenz an den Strahldüsen vorliegt, mit hohem
Impuls derart eingeblasen, daß die Abgase strahlenförmig auf die Oberfläche des Gutes aufprallen, so daß ein
hoher Wärmeübergang zur Gutoberfläche hin erreicht wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Abgas aus einer weiteren Heizzone in die Zuführungsleitung
unter erhöhtem Druck über eine Injektordüse eingeblasen wird. Die Erfindung kann auch
so abgewandelt werden, daß die Düsen aus feuerfestem Werkstoff bestehen und in den Ofenraum der Vorwärmzone
hineinragen. Es ist vorteilhaft, die Vorerwärmungszone in Form eines separaten Vorerwärmungsblockes
dem Mehrzonentunnel-Durchlaufofen vorzuschalten. Zuletzt kann die Transporteinrichtung zur Beförderung
des Gutes vorteilhaft als Stoß- oder Hubbalkeneinrichtung ausgeführt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht des Ofens als Hubbalkenofen, teilweise als Ausschnitt, mit der Vorwärmzone,
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie ß-ßder F i g. 1,
F i g. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer anderen Ausführungsform des Ofens mit der Vorwärmzone,
F i g. 4 einen Schnitt dieses Ofens mit Düsen in der Vorwärmzone,
F i g. 5 einen Schnitt, vergrößert, von Düsenteilen,
F i g. 6 einen Schnitt durch den Mehrzonenstoßofen, mit Düsen in seiner Vorwärmzone sowie einer
Druckerhöhungsanlage für das Abgas hoher Temperatur, unter Verwendung von auf niedrigerer Temperatur
liegenden Düsenstrahlen zur Beförderung dieses Gases,
F i g. 7 einen Schnitt durch die Vorrichtung mit der Vorwärmzone, wobei der Düsenbereich hoher Geschwindigkeit
abgetrennt bzw. unabhängig vom Ofen selbst angeordnet ist.
Aus F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die zu erwärmenden Stahlblöcke 1 mittels Festbalken 4 und Hubbalken
3 mittels eines Antriebs 7, 8 durch den Ofen transportiert werden. Die Tragsäulen 2 des Hubbalkens
3 durchdringen das Ofengehäuse 10, die Abdichtung erfolgt über Dichtungen 6,18.
Die Vorwärmzone a, b des Ofens ist in der Mitte in zwei Bereiche geteilt. In dem Bereich hoher Temperatur
ist eine Düsenzone a, wobei eine Anzahl von Düsen im oberen und unteren Teil vorhanden sind. Die
Außenoberfläche des Gehäuses 10 ist mit wärmeisolierendem Werkstoff 19 verkleidet, während das Innere
des Gehäuses 10 aus gegen Hitze widerstandsfähigen Stahlplatten besteht, an welche Düsen 9 befestigt sind.
Der andere Teil der Vorwärmzone ist der Konvektionsstrombereich
b. Die dem Düsenbereich a zugeführten Abgase ziehen über den Bereich b ab, wodurch
eine Wärmezufuhr durch den Konvektionsstrom des Gases erfolgt. Somit wird in den Bereich b eine zusätzliche
Wärmezufuhr bewerkstelligt. Die Innenoberfläche im Teil b der Vcrwärmzone ist mit isolierendem Werkstoff
11 verkleidet. Am Ende des Bereiches b ist ein Gasauslaß 13 vorhanden, der mit dem Kamin in Verbindung
steht.
Im Ein- und Auslaß des Ofens sind Luft- oder Gasdüsen
17 vorgesehen, durch die ein Sperrluft- oder Sperrgasschleier erzeugt wird. Vorzuerwärmende Stahlblökke
1 werden mit Hilfe einer Aufg^befördervorrichtung 15 dem Ofen zugeführt und dann mit Hilfe der Hubbalken
3 in den Ofen transportiert. Im Auslaß werden vor-
erwärmte Stahlblöcke mit Hilfe eines Greifers !6 herausgezogen.
Bei der Abwandlung der Vorwärmstrecke gemäß F i g. 3 sind Düsenbereich a und vorgeschalteter Konvektionsstrombereich
b voneinander vollständig abgetrennt. Der Druck des aus dem Düsenbereich a ausgestoßenen
Gases hoher Temperatur wird ferner mit Hilfe eines Heißgasgebläses 9a' erhöht, und dieses Gas
wird Düsen 9 zugeführt, die im Konvektionsstrombereich b vorhanden J.nd. In dem Bereich b treffen Dusenstrahlen
hoher Temperatur impulsartig auf die Stahlblöcke 1. In diesem Ausführungsbeispiel des Ofens
ist somit der Düsenbereich in zwei Stufen bzw. Unterbereichen ausgebildet, mit dem Zweck, die Wirksamkeit
der Wärmegewinnung zu erhöhen und die kompakte Struktur des Ofens zu verbessern. Hiermit wird
die Leistung des Ofens verbessert und sein spezifischer Wärmeverbrauch herabgesetzt.
F i g. 4 zeigt eine Anzahl von Düsen 9, die aus hitzebeständigem oder feuerfestem Material bestehen und
im oberen und unteren Teil der Vorwärmzone a angeordnet sind, wobei jede Düse 9 einen vorbestimmten
Abstand zum Gut hat. Die Ausbildung des Düsenquerschnittes ist im einzelnen vergrößert in F i g. 5 dargestellt.
Der Düsenbereich a enthält eine Hängedecke und besteht aus einzeln an sich bekannten Steinen 5a
aus feuerfestem Werkstoff und aus Ankersteinen 6a. In die Steine 5a sind die Düsen 9 eingesetzt. An Hauptbalken
10a der Deckentragkonstruktion ist ein kleiner Balken 8a mit Hilfe von hängenden Metallpaßstücken 9a
befestigt, während Ankersteine 6a durch Ankerschuhe 7a befestigt wird. Die Düsen 9 sind durch Metallpaßstücke
13a der Steine 5a abgestützt und über eine gemeinsameXeitung
12a an ein Abzugsrohr Ha für die Fortleitung des Abgases hoher Temperatur befestigt,
wobei das Gehäuse innen mit feuerfestem Material verkleidet ist.
Die Ausführungsform gemäß F i g. 6 zeigt den Tunneldurchlaufofen als Mehrzonenstoßofen, wobei die
Druckerhöhungsanlage an den Konvektionsbereich angebaut ist.
Hierbei bezeichnet aa die Ausgleichszone, bb die Heizzone, c die Übergangszone, a die Vorwärmzone
mit Düsen hoher Geschwindigkeit, der dem Konvektionsbereich üblicher Öfen entspricht.
Die Stahlblöcke 1 werden von der Seite der Vorwärmzone (Düsenzone) a her in den Ofen, unter Einsatz
eines Stößels, gestoßen, und bewegen sich in Richtung zum Auslaßteil bei aa hin und können hierbei auf
einer Gleitschiene 2a gleiten, die durch Stützrohre 3a gestützt ist.
Eine Mehrzahl von aus feuerfestem Werkstoff bestehenden Düsen 9 sind in den oberen und unteren Teilen
der Vorwärmzone a angeordnet. Jede Düse hat einen vorbestimmten Abstand zum Gut. Jedoch kann die Verteilung
der Düsen frei bestimmt werden, sowohl oben als auch unten, in Abhängigkeit von der Temperaturverteilung
in dem zu behandelnden Gut. Die Anordnung kann eine Zickzack-, eine quadratische Anord-
nung oder eine andere geometrische Anordnung sein, mit vorbestimmten Abständen zwischen jeweiligen Düsen
9. Hinsichtlich ihres Winkels der Befestigung ist es
möglich, die Düsen in vertikaler Rcihtung zum Gut anzuordnen oder auch geneigt zum Gut. Was die Gestalt
oder Form der Düsen betrifft, so wird diese nach Einzelfall gewählt, in einem Falle mit kreisförmigem Querschnitt,
mit elliptischem Querschnitt, mit rechteckigem Querschnitt u. dgl.
Die Vorwärmzone besteht aus einem Gehäuse, dessen Innenseite eine Verkleidung aus feuerfestem oder
isolierendem Werkstoff aufweist. Die Düsen 9 durchdringen das Gehäuse bis in den inneren Bereich.
Die obere Seite der Düsen 9 ist mit der Unterseite einer Leitung 5a' verbunden.
Die Gasleitung Sa' ist über einen Druckkessel mit einer Leitung 6a' für Abgas hoher Temperatur verbunden,
das von einem anderen Bereich des Ofens abgezogen ist, im Ausführungsbeispiel aus dem mittleren Teil
zwischen Heizbereich bb und Übergangszone c. Das Innere der Leitung 6a' ist mit feuerfestem Werkstoff
Ta' verkleidet, in die eine Einspritzdüse 8a' für Treibgas
eingesetzt ist, während das andere Ende der Düse 8a' mit einer Druckerhöhungsanlage 9a' in Form eines Gebläses
über eine Leitung mit einem Ventil 10a' in Verbindung steht. Über ein Zweiwegeventil 11a' ist das
Gebläse 9a' mit einer Zweigleitung 12a' und einer Strahldüse 13a' zur Erzeugung eines Sperrluftschleiers,
zwischen der Vorwärmzone a und Übergangszone c, verbunden. Der Einlaß des Gebläses 9a' ist an ein Abzugsrohr
11a angeschlossen, aus dem Gas niedriger Temperatur durch das Gebläse abgesaugt wird. Es han
delt sich also hier um einen Strahl-Saugzug.
Wenn Abgase hoher Temperatur von etwa 1300°(
zugeführt werden sollen, kann keines der bekannte:
s Gebläse verwendet werden, weil die Widerstandsfähig
keit eines Gebläses bei dermaßen hoher Temperatu leidet.
Es ist möglich, bei einer anderen Durchbildung de Ofens die Vorwärmzone a vollständig vom Ofenkörpe
ίο zu trennen.
Diese Ausbildung ist in F i g. 7 gezeigt. Bei diese: Ausführungsform ist ein unabhängiges Transportbant
2a' vorhanden, um die Blöcke 1 in den Ofen zu führen Im Einzelfall kann man, statt des Transportbandes 2a
die Stahlblöcke 1 mit Hilfe eines Stößels life oder eine:
Transportbandes auf Hubbalken befördern. Die Blockt 1 werden den heißen Gasstrahlen ausgesetzt. Was die
Hilfsausrüstung betrifft, so ist diese die gleiche wie irr obigen Fall gemäß Fig.6. Durch die Verwendung
einer solchen unabhängigen Apparatur werden ver schiedene Vorteile erreicht, z. B. eine Erhöhung de;
Wirkungsgrades des Ofens, ohne daß ein bekanntei Ofen wesentlich umgebaut werden müßte, und Erhö
hung der Ofenkapazität.
Alle in der Vorwärmzone bekannter öfen verwendete Brenner können beim erfindungsgemäßen Ofen ent
fallen.
Die Temperatur der Abgase ist etwa 4200C, deshalb
entfallen Wärmetauscher nach Art der Rekuperatoren.
Sogar bei Teilbelastung ist der Wirkungsgrad des Ofens wesentlich höher.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Mehrzonentunnei-Durchlaufofen mit mindestens
einer Vorwärm-, einer Heiz- und einer Ausgleichszone zum Erwärmen von warmzuverformenden
Stahlblöcken in Form von Vorblöcken und Brammen, bei dem über Verbindungsleitungen und
ein Gebläse Abgas aus der Heizzone entnommen wird und über am Ende der Vorwärmzone oberhalb
und unterhalb des Gutes angeordnete Düsen eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsen (9) in Längsrichtung des Mehrzonentunnel-Durchlaufofens über den gesamten Bereich
der Vorwärmzone (a, b) angeordnet sind, wobei die Düsen senkrecht und direkt auf die Stahlblöcke (1)
gerichtet sind und dem aufgeblasenen Abgas über eine Druckerhöhungsanlage (9a') ein erhöhter Impuls
verleihbar ist.
2. Mehrzonentunnei-Durchlaufofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas in die
Zuführungsleitung (6ar) unter erhöhtem Druck über eine Injektordüse (8a() eingeblasen wird.
3. Mehrzonentunnei-Durchlaufofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Düsen (9) aus feuerfestem Werkstoff bestehen und in den Ofenraum der Vorwärmzone (a, b) hineinragen.
4. Mehrzonentunnel-Durchlaufofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorerwärmungszone in Form eines separaten Vorerwärmungsblockes am Mehrzonentunnei-Durchlaufofen
vorgeschaltet ist.
5. Mehrzonentunnei-Durchlaufofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Transporteinrichtung zur Beförderung der Stahlblöcke (1) eine Stoß- oder Hubbalkeneinrichtung
ist.
Applications Claiming Priority (3)
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DE2259639C3 true DE2259639C3 (de) | 1976-01-08 |
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Family Applications (1)
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DE19722259639 Expired DE2259639C3 (de) | 1971-12-06 | 1972-12-06 | Mehrzonentunnel- Durchlaufofen |
Country Status (4)
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |