DE2357920A1

DE2357920A1 - Ofen zum oxydfreien waermen von zu verguetendem werkstoff

Info

Publication number: DE2357920A1
Application number: DE2357920A
Authority: DE
Inventors: Wiktor W Afanasew; Anatolij A Astafew; Leonid S Baranowskij; Wasilij K Bobolew; Michail S Chasanow; Lew A Gussak; Wladimir W Jakowlew; Dmitrij P Jakuschew; Margarita B Korolewa; Roman S Kuleschow; Wladimir K Lewizkij; Witalij I Moros; Gennadij D Rudkow; Nikolaj N Semenow; Mark A Sewerow; Iwan P Subow; Ewgenij P Unksow
Original assignee: I KHIM FIZ AKADEMII NAUK SSR; LE SAWOD TURBINNYCH LOPATOK; TSNII TECHNOLOGII MASH
Current assignee: I KHIM FIZ AKADEMII NAUK SSR; LE SAWOD TURBINNYCH LOPATOK; TSNII TECHNOLOGII MASH
Priority date: 1973-11-20
Filing date: 1973-11-20
Publication date: 1975-05-22

Description

1. Central¹nyj naucno-issledovatel¹skij

institut techrd-ogii masinostroenija, Moskau/UdSSR

2. Ordena Lenina Institut chimiceskoj fiziki Akademii Nauk SSSR, Moskau /UdSSR

3. Leningradskij ζavod turbinnych lopatok, Leningrad/UdSSR

P 48 45ο

2ο. November 1973

RZ /Br

OFEN ZUM. OXTDFREIEH WäRMEF JON ZU VERGÜTEHBEM WERKSTOFF

Die Erfindung betrifft einen Ofen zum

direkten oxydfreien Wärmen von zu vergütendem Werkstoff, insbesondere von Staiii. In diesem Ofen werden "Verbrennungsprodukte, die als Ergebnis der unvollkommenen yerbrennung von Brennstoff, vorwiegend von Gas entstehen und keine oxydierenden Eigenschaften aufweisen, 'unmittelbar.zum Yergütungswerkstoff geleitet.

Ma. vorteilhaftesten kann die Erfindung bei der Erwärmung von Metalikörpern auf hohe Temperaturen, bei denen der Verformungswiderstand von Metall wesentlich abnimmt, Anwendung finden.

Eines der Hauptprobleme, die beim Entwerfen und Betrieb

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der öfen zum oxydfreien Wärmen awfireten, ist die Notwendigkeit einer rationellen Kombination von hoher Anwärmt emperatur, Verbrennungswirtschaftlichkeit ¹^v on Brennstoff und Begrenzung der oxydierenden Phase in den Verbrennungsprodukten.

In der Segel werden die öfen mit einer Ofenkammer verlängerter Form ausgeführt, an deren einem Ende eine Beschickungsöffnung und an deren zweitem Ende eine Austragsöffnung vorgesehen ist. Ein Brenner, der zur unvollkommenen, im allgemeinen primären Verbrennung von Brennstoff hergerichtet ist, befindet sich an jedem Ende der Ofenkammer, wo die Austragsöffnung ausgebildet ist. Zwischen der Austrags- und der Beschickungsöffnung, näher an der ersteren ., sind im Gewölbe Luft zufuhr ungsdüsen zur Sekundärverbrennung dar Verbrennungsprodukt©, die vom obenerwähnten Brenner kommen, angeordnet·

Um'das Eindringen der Sekundärverbrennungsprodukte, die oxydierende Bestandteile enthalten, in die Hochtemperaturzone, wp die Oxydationsreaktionen am intensivsten verlaufen, herabzusetzen oder zu verhindern, ist das Gewölbe von recht komplizierter Form mit maximaler Gewölbe hohe am Ort der Anordnung der genannten Düsen ausgeführt· Die Gewölbe Hohe dort ist zumindest zweimal so hoch wie die mittlere Höhe der Ofenkammer. Des weiteren müssen verwickelte Anpassungsmaßnahmen de.r Strömungsgeschwindigkeiten der Primär- und Sekundärverbrennungsprodukte getroffen werden. Eine gewisse Schwierigkeit bereitet auch die Anordnung der Zuführ ungsdüsen zur Sekundärverbrennung, damit keine Verwirbelung der Strömungen in der

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Ofenkammer ausgelöst wird (s.z.B. deutsche -Ausle'goaohrift 1 116 255).

Fallädagegen die Notwendigkeit besteht, die Durohuülzleistung des Ofens zu erhöhen, wenn die beiden öffnungen, d.h. die Beschickungs- und die Austragsöffnung sich häuf iger öffnen, sind Verw irbel ungen der Gasströmungen unvermeidlich und der zu behandelnde Werkstoff wird oxydiert. Perner bringt die Anordnung von Verbrennungsvorrichtungen an zwei weit voneinander ent{ernten Stellen der Ofenkammer große Verluste an Wärme infolge deren Aufnahme durch das Ofenmauerwerk unausbleiblich mit sich.

Es ist Zweck der Erfindung, die erwähnten

Schwierigkeiten zu. vermeiden*

Der Erfindung liegt die Aufgabe, die Temperatur der Of enkainmer unter Ausschluß einer Berührung der in den Ofen eindringenden Luft mit dem zu vergütenden Werkstoff im Ofen zu

em

erhöhen, der für kontinuierliches Beschicken und Austragen des genannten Werkstoffs gedacht ist.

eine»*)

Dazu sind in Ofen, der mit Vorrichtungen zur Primär- und Sekundärverbrennung von Brennstoff ausgerüstet ist und eine verlängerte Ofenkammer mit Beschickungs- und Austragsöffnung aufweist, erfindungsgemäß die Vorrichtungen zur Primärver-

ent,

brennung von Brennstoff aang einer der Langwände der Of enkammer gleichmäßig verteilt und quer zt/r^dIese Kammer angeordnet, wobei die qndere Längwand der Of enkammer Gas abzugs Öffnung en aufweist und zugleich als Wand eines Gasabzugkanals dient,

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der parallel zur Ofenkammer verläuft und dessen Höho dor der Ofenkammer gleich ist·

Bei dieser Ausführung des Ofens wird die Luft, die unvermeidlich durch die Beschickungs- und AustragsÖffnung eindringt, von den Strömen der Verbrennungsprodukte zu den Gasabzugsöffnungen mitgerissen , die sich in einem außerordentlich geringem Abstand von den Vorrichtungen zur Primärverbrennung von Brennstoff befinden, wobei ein Mischen bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit der Produkte der unvollkommenen Verbrennung nur am "Rande der Flamme möglich ist.

Werden die Vorrichtungen zur Primarverbrennung von Brennstoff nahe genug aneinander angeordnet, so in Wen die Flammen der einzelnen Vorrichtungen - eine große gemeinsame Flamme, die die ganze Ofenkajnmer ausfüllt,

wodurch sich die Oberfläche stark verringert, an der die in die Ofenkammer eindringende Luft mit den Verbrennungsprodukt en vermischt werden kann. Es versteht sich, daß die Anwärmtemperatur des Ofens ebenfalls beträchtlich höher wird.

Dieser Effekt tritt aufs beste zutage, wenn die Gasabzugsöffnungen genau den Vorrichtungen zur Primärverbrennung <gegenüber/>angeordnet sind sowie dann., wenn der Abstand zwischen dem Herd und dem Gewölbe der Ofenkammer nicht die Querabmessung der Flamme der Vorrichtung zur .Primärverbrennung von Brennstoff übersteigt. Dabei werden die Haaptabmessungen der Ofenkamin er wesentlich geringer, was eine noch stärkere Erhöhung der Anwärmtemperatur bewirkt.

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Bei einer bevorzugten Ausführungs Variante der Erfindung ist das Gewölbe zweckmäßigerweise unter einem Winkel von IO bis 15° zum Herd angeordnet. Bei dieser Ausführung des Ofenmauerwerkes fiiiit die Flamme den ganzen Querschnitt der Ofenkammer aus.

Es ist zweckmäßig, die Vorrichtungen zur Primärverbrennung von Brennstoff unter dem gleichen Winkel wie das Of engeVölbe zum Herd der Ofenkammer geneigt anzuordnen. Dies gestattet, das Gewölbe dermaßen zu erwärmen, daß es fähig

ist , eine Energie auszustrahlen, die vom oberen Teil des zu vergütenden, über den Herd bewegten Werkstoffs aufgenommen wird·

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ist außerhalb der Ofenkammer eine Kammer zur Sekundärverbrennung von Brennstoff vorgesehen, die zur Verbrennung von aus dem Gasabzugkanal kommenden Produkten dient. Die Warme der Sekundärverbrennung wird durch einen Rekuperator genutzt, der zur Erwärmung der zur Primärverbrennung von Brennstoff geleiteten Luft bestimmt ist.

Um das Eindringen von Luft von der Beschickungsöffnung in die Zone der Anordnung der Vorrichtungen· zur Primärverbrennung von Brennstoff zu verhindern, ist es zweckmäßig, den an die genannte Öffnung angrenzenden Abschnitt der Ofenkammer mit der Kammer zur Sekundärverbrennung zu verbinden, die sich oberhalb der Ofenkammer befinden muß. Bei dieser Ausführung des Ofens jeianji die in den Ofen durch die Austrags-Öffnung eindringende Luft in die Kammer zurSekundärverbren-

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Wird

nung und die Wärme den in den Ofen gelangenden, zu

vergütenden Werkstoff durch. Ausstrahlung vorwärmen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei einer relativ hohen Anwärmtemperatur der Metallverlust durch Zunderbildung nicht über 0,4 Gew.% liegt.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen näher

erläutert; es zeigen

Fig. leiiien Ofen nach der Erfindung im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1.

Im Grundriß weist der Ofen (Fig. 1, 2, 3 ) eine verlängerte rechteckige Form auf. Die Ofenkammer 1 ist \m Ofen entlang angeordnet und enthält an fdrem vorderen Ende einen der Ofenkammer 1 angeordnete Beschickungsöffnung 2 und an deren hinterem Ende eine quer 2ur . Ofenkamtaer 1 verlatt-

fende Austragsöffnung 3· Unterhalb der Beschickungsöffnung 2 ist ein Bock 4 montiert, dem der zu vergütende Werkstoff zu erwärmende Jütetallrohlinge 5 - zugeführt wird. Am Bock 4 ist auf einer festen (nicht dargestellten) Grundlage eine Drückervorrichtung 6 montiert, die die Rohlinge 5 vom Bock

(Jen - _auf

4 auf Herd 7 der Ofenkammer 1 und weiter diesem Herd entlang in Richtung zur Austragsöffnung 3 verschiebt. In den Öffnungen, die die lange, dem Betrachter zugewandte Seitenwand

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V-" . - 7> V ν - V V-V

der Ofenkammer aufweist, sind Vorrichtungen zur Priraörverbrennung von Brennstoff - Brenner 8 - montiert, die ent-. lang der Ofenkammer 1 mit Ausnahme .-Miras·- vorderen Teils an der Beschickungsöffnung 2 gleichmäßig verteilt sind.

Jedem Brenner 8 gegenüber ist in der gegenüberliegenden langen Seitenwand der Of enkammer 1 eine Gas abzugsöffnung 9 ausgebildet. Die Gasabzugsöffnungen 9 stehen mit der Sekund ^verbrennungskammer 10 über einen Gasabzugkanal 11 in Verbindung, φίηβΥ deren Wand die lange Seitenwand der Of enkammer 1 ist , die die Gas abzugsöffnung en 9 enthält. Die Höhe des Gasabzugkanals Il ist der der Öfenkammer 1 gleich.

Über der Sekundärverbrennungskammer 10 ist ein Rekuperator 12 zur Erwärmung der über Rohrstutzen 13 den Brennern 8 zugeführten Primärluft angeordnet. In der Kammer 10 wird das aus dem Gasabzugkanal 11 kommende Gas nachverbrannt» Der untere Teil dieser Kammer £0 weist Vorrichtungen zur Sekundärverbrennung von Brennstoff auf - Windformen 14· zur Zuführung der für die vollkommene Verbrennung brennbarer Gasbestandteile erforderlichen Sekundärluft. Mit ihrem unteren Teil steht die Sekundärverbrennungskammer 10 mit dem an die Beschickungsöffnung 2 angrenzenden Abschnitt der Ofenkammer 1 in Verbindung.

Obwohl die Brenner 8 'lang der Ofenkammer 1 verteilt

sind, sind sie einander nahe angeordnet, da^ die

flammen der einzelnen Brenner eine gemeinsame Flamme bilden.

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Das Gewölbe 15 der Ofenkammer 1 steht vom Herd 7™it einer Entfernung ab, die die Querabmessung der von dem Brenner 8 erzeugten Flamme nicht übersteigt. Mehr noch, das Gewölbe 15 ist zum Herd 7 unter einem innerhalb IO bis 15° allmählich veränderlichen Winkel (der größere Wert bezieht sich auf den an die Seitenwand mit den Brennern 8 angrenzenden Abschnitt des Herdes) geneigt, damit die Flamme bei einer relativ geringen Querabmessung der Ofenkammer 1 den ganzen Querschnitt dieser Kammer ausfüllen kann. Dadurch verringert sich stark die Oberfläche, wo das Mischen der Luft mit den Verbrennungsprodukten möglich ist. Dabei werden die Hauptabmessungen der Ofenkammer 1 dermaßen geringer, daß die Anwärmtemperatur hoch genug /st.

Bei den Brennern 8 kann sich die durch die Beschickungs- und die Äustragsöffnung 2 bzw. 3 eindringende Luft mit einem Teil der Oberfläche der Flamme vermischen. Wegen eines äußerst geringen Abständes zwischen den Brennern 8 und den Gasabzugsöffnungen 9 sowie einer<genau) Anordnung dieser öffnungen^'gegenüber den Brennern 8 schafft es die Luft jedoch nicht, mit den Rohlingen 5 in Kontakt zu kommen und wird über den Gasabzugkanal 11 zur Sekund ärv er br ennung skammer 10 abgeführt.

Die Brenner 8 sind unter dem gleichen Winkel von 15° wie der an die lange Seitenwand mit den Brennern 8 angrenzende Abschnitt des Gewölbes 15 zum Herd 7 geneigt. Ein Teil der Verbrennungsprodukte wird daher zum Gewölbe 15 geleitet,

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das sich erwärmt und einen Teil der Wärme an die oberen Teile der über den Herd 7 kontinuierlich bewegten Rohlinge 5 in Form von Strahlungsenergie zurückgibt.

Die Sekundärverbrennung erfolgt in der Kammer 10 sowohl durch die Luft, die aus den Windformen 14- kommt, als auch durch die Luft, die durch die Beschickungsöffnung 2 zuströmt« Infolgedessen gerät die in die Ofenkammer 1 eindringende Luft nicht in die Hochtemperaturzone, wo die Brenner 8 angeordnet sind.

Durch die Anordnung der Sekund^verbrennungskammer 10 oberhalb des an die Beschickungsöffnung 2 angrenzenden Abschnitts der Ofenkammer 1 gelingt es, die in der Kammer 10 entwickelte Strahlungsenergie zu nutzen und die Rohlinge 5 vorzuwärmen. Die in der Kammer 10 entwickelte Wärme wird auch im Rekuperator 12 verwertet, der oberhalb dieser Kammer montiert ist. Im Rekuperator 12 wird die den Brennern 8 zugeführte Luft erwärmt.

In der langen Seitenwand der Ofenkammer 1, die öffnungen für die Brenner 8 aufweist, ist auch eine der Austragsöffnung 3 gegenüberliegende öffnung 16 vorgesehen. In der öffnung 16 · ist eine Drückervorrichtung 17 angeordnet, die zum Ausstoßen der auf die geforderte Temperatur erwärmten Rohlinge aus dem Ofen durch die Austragsöffnung 3 dient. '

Während der Erwärmung der Rohlinge 5 und in der Zeit, wenn die Drückervorrichtung 17 leerläuft, ist die Austragsöffnung 3 mit einem Schieber 18 abgesperrt.

Zur Besichtigung und Reparatur des Ofens ist eine oberhalb der Windformen 14 zur. Sekundärluftzuführung befindliche öffnung 19 vorgesehen.

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Claims

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PATEMIANSFRÜCHE

1. Ofen zum direkten oxydfreien Wärmen von zu vergütendem Werkstoff, der mit Vorrichtungen zur Primär- und Sekundärverbrennung von Brennstoff ausgerüstet ist und eine verlängerte Ofenkammer mit Beschickungs- und AustragsÖffnung aufweist, dadurch gekennze ichnet, daß die Vorrichtungen zur Primärverbrennung von Brennstoff lang einer der Längwände der Ofenkamin er ( 1 ) gleichmäßig verteilt und quer zur dieser Kammer (1) angeordnet sind, wobei die ande re Längwand der Ofenkammer (1) Gasabzugsöffnungen (9) aufweist und zugleich als Wand eines Gasabzugkanals (11) dient, der parallel zur Ofenkammer (1) verläuft und dessen Höhe der der Ofenkammer (1) gleich ist.

2. Ofen nach Anspruch !,dadurch gekennze ichnet, daß die Gas ab ζ ugs öffnung en (9) genau den Vorrichtungen zur Primär ν er brennung von Brennstoff gegenüber) angeordnet sind.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Herd (7) und dem Gewölbe (15) der Ofenkammer (1) nicht die Querabmessung der Flamme der Vorrichtung zur Primärverbrennung von Brennstoff übersteigt.

4-. Ofen nach Anspruch 3» dadurch gekennz e lehne t, daß das Gewölbe (15) unter einem Winkel von IO bis 15° zum Herd (7) der Ofenkammer (1) angeordnet ist.

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- ii -

' 5'· Öfen nach Ansprach 4·, d ad u roh g e k e η nz e i ohne t, daß die Vorrichtungen zur Primärverbrennung von Brennstoff unter dem gleichen Winkel wie das Gewölbe

Ofen

(15) (3er hammer (1) zum Herd (7) der Ofenkammer (.1) geneigt sind. -

6. Ofen nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, d adurch g e k en η ζ e i c h h et, daß eine Kammer (10) zur Sekundärverbrennung von Brennstoff vorgesehen ist, . die sieh außerhalb der Ofenkammer (i) befindet.

7· Ofen nach Anspruch 6, dad u r e.h. . g e k e η nz e ic h η e t,"daß oberhalb der Kammer (10) zur Sekundärverbrennung von Brennstoff ein^Rekuperator (12) angeordnet ist, der zur Erwärmung der zur Primärverbrennung von Brennstoff geleiteten Luff dient. " -

8. Ofen nach Anspruch 6 und 7.» <3 a d ure h gekennzeichnet, daß die Kammer (10) zur Sekundärverbrennung oberhalb des an die Beschickungsöffnung (2) angren-

■ ' ' ■ '■■'■■ " "■■■■. '■-■■■- 'ist

zenden Abschnitts der Ofenkammer (l)cmje<WMe£ und mit diesem Abschnitt in Verbindung steht*. . ■

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