DE2650998C2

DE2650998C2 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandmaterialien

Info

Publication number: DE2650998C2
Application number: DE2650998A
Authority: DE
Inventors: William Millard Pittsburgh Pa. Bloom
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1976-11-08
Publication date: 1985-05-23
Also published as: AT358619B; IT1074953B; JPS5942057B2; GB1524140A; BE849762A; DE2650998A1; US4069008A; JPS52114408A; ES452874A1; AU1887376A; AU497584B2; SE434779B; RO73597A; FR2344800B1; ZA766189B; YU73277A; LU76444A1; SE7611502L; BR7607857A; CA1073787A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandmaterial mit einem länglichen Haupt-Ofenabschnitt und einer Einrichtung zum Bewegen des ßandmaterials auf einer im wesentlichen horizontalen Bewegungsbahn. Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE-OS 19 00 287 bekannt

Diese bekannte Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandmaterial weist in den Zwischenräumen von das Bandmaterial fördernden Walzen gelochte Konvektoren auf, welche mit einem geeigneten Wärmebehandlungsmedium versorgt werden, um das glühende Bandmaterial beidseitig senkrecht zu beaufschlagen.

Diese bekannte Vorrichtung ist insofern nachteilig, als sie keine geeigneten Maßnahmen zur Vorwärmung des Bandmaterials und zur Senkung der Abgastemperatur aufweist.

Aus der US-PS 38 41 614 ist bereits eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von schweren Einzelstücken bekannt, bei welcher die Abgase des Haupt-Ofenabschnittes zum Vorwärmen der Werkstücke verwendet werden. Durch ein Heißgasgebläse wird Abgas aus dem Haupt-Ofenabschnitt abgesaugt und über Düsen in eine Vorwärmzone eingebracht, wobei das Werkstück von den Düsen in Werkstück-Bewegungsrichtung angeblasen wird.

Für Bandmaterial ist ein derartiges Anblasen ungeeignet, da dadurch störende Flatterbewegungen des Bandmaterials hervorgerufen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß der spezifische Wärmeverbrauch für die Wärmebehandlung von Bandmaterial gesenkt werden kann. Ferner verfolgt die Erfindung das Ziel, ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Bandmaterial der aus der DE-OS 19 00 287 bekannten Gattung so auszubilden, daß eine Verbesserung des spezifischen Wärmeverbrauches erreicht werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Anspruch 6 angegebene Erfindung gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß dem zur Vorwärmung dienenden Abgas eine starke Bewegungskomponente in Querrichtung zur Bandmaterial-Vorschubbewegung erteilt wird, wodurch Flatterbewe-

gungen des Materialbandes praktisch vollständig verhindert werden und gleichzeitig die angestrebte verbesserte Nutzung des Abgas-Wärmeinhalts erreicht wird. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird das Abgas quer zur Bandmaterial-Vorschubbewegung abgesaugt und gleichfalls quer zur Bandmaterial-Vorschubbewegung ic die Abgaskammer hineingedrückt Es versteht sich, daß diese quer zur Bandmaterial-Vorschubbewegung strömenden Gasströme eine starke Querkomponente des auf das zu glühende Bandmaterial auf tref f enden Glühgases zur Folge haben.

In den Unteransprüchen 2 bis 5 sind bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben und im Unteranspruch 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des eintrittsseitigen Endes eines Glühofens nach der Erfindung, F i g. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand der F i g. 1, F i g. 3 eine Ansicht des ausgangsseitigen Glühofenendes in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 eine Ansicht gemäß der Linie IV-IV in F i g. 3, F i g. 5 eine Ansicht entlang der Linie V-V in F i g. 4, F i g. 6 eine Ansicht entlang der Linie VI-VI in F i g. 8, F i g. 7 eine Ansicht längs der Linie VII-VII in F i g. 6, F i g. 8 eine Aufsicht auf einen Rekuperator mit weggebrochenen und geschnitten dargestellten Einzelheiten, und

F i g. 9 eine Ansicht entlang der Linie IX-IX in F i g. 8. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 2 der befeuerte Haupt-Ofenabschnitt eines Glühofens für ein Bandmaterial S bezeichnet, wobei das Bandmaterial aus Stahl oder nichtrostendem Stahl bestehen kann, welches in den F i g. 1 und 3 von rechts nach links durch den Ofen hindurchgeht Ein feuerungsloser Ofen-Zwischenabschnitt 4 ist am eintrittsseitigen Ende des Haupt-Ofenabschnittes 2 und zwei gekoppelte Jet-Rekuperatoren 6 und 8 sind am eingangsseitigen Ende des Zv/ischenabschnitts 4 vorgesehen.

Der Haupt-Ofenabschnitt 2 besitzt ein feuerfestes Gewölbe 10, welches eine Glühkammer 12 bildet. Brenner 14 sind über die Länge des Haupt-Ofenabschnitts 2 an dessen beiden Seiten angeordnet. Bei der beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei den Brennern um herkömmliche Erdgasbrenner. Wie am besten Fig.5 zu entnehmen, ist eine Austrittsöffnung 16 am Ausgangsende des Haupt-Ofenabschnitts 2 vorgesehen. In der Öffnung !6 ist eine drehbare Walze 18 vorgesehen, über welche das Bandmaterial S hinwegläuft. Die Walze 18 ist mit einer Ersatzwalze 20 an einem Bügel 22 befestigt, der um die Achse einer Welle 24 drehbar ist. Vor dieser Erfindung entwichen die bei der Verbrennung des Erdgases gebildeten Abgase aus jedem Ende des Haupt-Ofensbschnätts 2 in die Atmosphäre. Die Austrittsöffnung war groß und oberhalb und unterhalb der Walze 18 in die Atmosphäre geöffnet. Um ein Entweichen des Großteils der Abgase zu verhindern, ist eine Dichtung vorgesehen, welche die zur Atmosphäre offene Fläche der öffnung 16 verringert. Diese Dichtung umfaßt eine angetriebene Rolle 26, die oberhalb von und parallel zur Walze 18 angeordnet ist und in einem geringen Abstand von derselben gehalten ist, so daß ein Spalt gebildet wird, der nur um weniges größer ist als die Dicke des Bandmaterials 5.

Ferner ist ein Schild 28 aus einem feuerfesten Faser

materia] an einem Bügel 22 vorgesehen, der sich über die Länge der Walzen 18 und 20 erstreckt, wobei das Schild den Austritt von Verbrennungsgasen verhindert und außerdem die Walze 20 vor der Wärme schützt Wassergekühlte Schilder können im Bedarfsfalle vorgesehen werden.

Der Zwischenabschnitt 4 des Glühofens besitzt im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Hauptabschnitt 2, ist aber nicht mit Brennern versehen. Der Zwischenabschnitt 4 ist jedoch mit einer Abzugsklappe 30 am einlaßseitigen Ende versehen, weiche mit Ausnahme des Anfahrens, wenn kein Bandmaterial im Ofen vorhanden ist geschlossen ist Eine Stützrolle oder -walze 32 für das Bandmaterial ist am ausgangsseitigen Ende des Zwischenabschnittes 4 angeordnet

Die hintereinandergeschaltete Jet-Rekuperatoren 8 und β stimmen konstruktionsmäßig überein, weshalb nur einer dieser Rekuperatoren im einzelnen beschrieben wird, jeder Rekuperator besitzt aus feuerfestem Mauerwerk bestehende Wände 34 mit Endöffnungen 36 und 38 und eine Heizkammer 40 für das Bandmaterial. Im Abstand voneinander angeordnete Vertikalplatten 42 unterteilen den Rekuperator in Seitenbereiche 44 und 46 sowie einen Zentralabschnitt 48. Perforierte Bo denplatten 50 und perforierte Deckenplatten 52, die sich in Querrichtung zwischen den Platten 42 erstrecken, bilden die Heizkammer 40 im Zentralabschnitt 48 sowie eine oberhalb der Heizkammer angeordnete Abgaskammer 54 und eine unterhalb der Heizkammer ange- ordnete Abgaskammer 56, wobei die Bodenplatte 50 die untere Begrenzungswand der oberen Abgaskammer 54 bildet und die Platte 52 die obere Begrenzungswand der unteren Abgaskammer 56 bildet (F i g. 7). Die Platten 50 und 52 sind mit Reihen von 19 mm-Löchern mit einem Mittelpunktsabstand von 85,7 mm versehen. Die Größe und Beabstandung der Löcher kann in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Volumen der Abgase schwanken. In den Seitenbereichen 44 bzw. 46 angeordnete Gebläse 58 bzw. 60 werden mit Hilfe von Motoren

62 bzw. 64 angetrieben, die jeweils außerhalb der feuerfesten Wände 34 angeordnet sind. Abgase aus dem Zwischenabschnitt 4 strömen durch eine öffnung 66 am ausgangsseitigen Ende des Rekuperators und in die Seitenbereiche 44 und 46 durch Einlasse 68 und 70 hinein.

Das Gebläse 58 fördert die Abgase durch einen Ausgang 72 in die untere Abgaskammer 56 und durch die Löcher in der oberen Platte 52 gegen die Unterseite des Bandmaterials 5. Das Gebläse 60 fördert Abgas durch einen Auslaß 74 in die obere Abgaskammer 54 und

so durch die Löcher in der Bodenplatte 50 gegen die Oberfläche des Bandmateriais S. Eine Band-Stützrolle oder -walze 76 ist zwischen den Rekuperatoren 6 und 8 vorgesehen. Eine Schiebetür 78 ist am eingangsseitigen Ende des Rekuperators 8 vorgesehen, öffnungen 80 sind zwischen den Seitenbereichen 44 und 46 vorgesehen, welche den Zutritt des Gasstromes von einem Gebläse sowohl zur oberen als auch zur unteren Abgaskammer 54 bzw. 56 gestatten, falls ein Gebläse ausfallen sollte.

Eine Band-Abhaspelvorrichtung 82 ist am eingangs-

seitigen Ende des Rekuperatois 8 vorgesehen und eine Band-Aufhaspelvorrichtung ist am ausgangsseitigen Ende des Glühofens vorhanden.

Es versteht sich, daß herkömmliche Bandaufnehmer u,J andere bekannte Band-Behandlungseinrichtungen in üblicher Weise verwendet werden können, aber da diese Einrichtungen keinen Teil vorliegender Erfindung darstellen, sind sie nicht dargestellt. Ist der Glühofen Bestandteil einer Band-Glühstrecke, so sind die üblichen

Kühleinrichtungen, Entzunderungseinrichtungen usw. am ausgangsseitigen Ende des Glühofens vorgesehen.

Die Glühkammer des Zwischenabschnittes 4 besitzt vorzugsweise einen schmaleren Querschnitt als der Haupt-Ofenabschnitt 2, um einen besseren Wirkungsgrad zu erzielen. Der Wirkungsgrad der Rekuperatoren 6 und 8 ist besser als der Wirkungsgrad des Zwischen-Abschnittes 4, aber der Zwischenabschnitt 4 dient dem Zweck, die Abgastemperatur so weit zu erniedrigen, daß sie den Rekuperatoren zuträglich sind. In Fällen, bei welchen die Temperaturen der den Ofen-Hauptabschnitt 2 verlassenden Abgase niedrig genug sind, um den Rekuperatoren zuträglich zu sein, kann der Zwischenabschnitt 4 fortfallen. Die den Rekuperatoren zuträgliche Abgastemperatur hängt von den Kosten und is der Verfügbarkeit von Bauwerkstoffen ab. Im dargestellten und beschriebenen Rekuperator sind die Hauptwandungen mit feuerfesten Materialien ausgekleidet und bestehen die Metallteile innerhalb der Rekuperatoren aus nichtrostendem Stahl gemäß AISI 310. Die dargestellten Rekuperatoren sind jeweils 2,4 m lang und die Gebläse sind als Hochtemperaturgebläse ausgelegt mit einer Förderleistung von rund 300 m³ in der Minute bei 355 mm Unterdruck und 21 °C. Die Gebläse werden jeweils von einem 22 PS-Motor angetrieben, der mit zwei Drehzahlbereichen für 1800 und 900 UPM versehen ist. Wenngleich in der Zeichnung zwei Rekuperatoren dargestellt sind, so können je nach den Betriebsbedingungen noch ein oder zwei zusätzliche Rekuperatoren verwendet werden.

Die Betriebs- und Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Das Bandmaterial S gelangt von der Abhaspelvorrichtung in die Rekuperatoren 8 und 6, den Zwischenabschnitt 4 und in den Haupt-Ofenabschnitt 2. Im ersten Rekuperator 8 wird das Bandmaterial S von Raumtemperatur auf 221°C vorgewärmt, wobei die Abgase von 677 auf 524°C abgekühlt werden. Der zweite Rekuperator 6 erwärmt das Bandmaterial auf 360° C, wobei die Abgase in diesen Rekuperator mit einer Temperatur von 927°C eintreten. Die Temperatur der den Haupt-Ofenabschnitt 2 verlassenden Abgase beträgt etwa 1121 bis 1177°C und diese Gase erwärmen das Bandmaterial S im Zwischenabschnitt auf 588°C. Im Haupt-Ofenabschnitt wird das Bandmaterial 5 auf seine Glühtemperatür erhitzt. Da eine beachtliche Wärmemenge aus den Abgasen nutzbar gemacht wird, werden die Brenner mit hohem Sauerstoffüberschuß gefahren, woraus sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt. Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Zahlen lediglich als Beispiele zu verstehen sind. Durch die Anordnung der Rekuperatoren und des Zwischenbereiches 4 ist die Kapazität des Ofens um etwa 50% gesteigert worden. Da jedoch noch verschiedene andere Änderungen zur Verringerung der Wärmeverluste vorgenommen worden sind, können nicht alle erzielten Verbesserungen auf die vorliegende Erfindung zurückgeführt werden. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß dank der Erfindung eine Kapazitätssteigerung von etwa 35% erzielt werden konnte. Die Erfindung hat den Brennstoffverbrauch um etwa ω 40% je Tonne Stahl verringert.

Die Abzugsklappe 30 kann während der Stillstandszeiten geöffnet werden, wenn sich kein Bandmaterial im Ofen befindet um die Abgase gänzlich oder teilweise in die Atmosphäre zu entlassen.

Wenngleich die Erfindung als zu einer kontinuierlichen Bandglühanlage gehörig beschrieben und dargestellt ist, so kann sie doch in jeder Anlage verwendet werden, wo ein Werkstück im Gegenstrom zu Brenngasen durch einen Ofen hindurchbewegt wird. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, lediglich die Oberseite oder die Unterseite des Werkstückes zu erhitzen. In solchen Fällen wird man lediglich die obere oder die untere Abgaskammer mit allen Abgasen füllen, die durch die zugeordnete perforierte Platle hindurchströmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bandmaterial mit einem länglichen Haupt-Ofenabschnitt und einer Einrichtung zum Bewegen des Bandmaterials auf einer im wesentlichen horizontalen Bewegungsbahn, gekennzeichnet durch eine am Eingangsende des Haupt-Ofenabschnittes (2) angeordnete Jet-Rekuperatoranordnung (6/8) mit einer Heizkammer (40), durch welche das Bandmaterial (S) in die Heizkammer des Haupt-Ounabschnittes gelangt, zwei in der Rekuperatoranordnung vorgesehene Abgaskammern (54,56), wobei die eine Abgaskammer oberhalb und die andere Abgaskammer unterhalb des Bandmaterials angeordnet ^;st, wobei die deiii Bandmaterial zugewandten Wandungen (50, 52) der beiden Abgaskammern mit einer Vielzahl von Löchern durchsetzt sind, und durch zwei einander in Höhenrichtung versetzt gegenüberliegende, in die obere Abgaskammer (54) bzw. in die untere Abgaskammer (56) mündende Gasauslässe (72, 74) aus der Rekuperator-Heizkammer, durch welche mit Hilfe von den Gasauslässen zugeordneten Gebläsen (58,60) Abgas aus dem Haupt-Ofenab- schnitt (2) und der Rekuperator-Heizkammer in die beiden Abgaskammern einbringbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ofen-Zwischenabschnitt (4) zwischen dem Ofen-Hauptabschnitt (2) und der Rekuperatoranordnung (6/8), wobei die Heizkammer (40) in dem Ofen-Zwischenabschnitt ausgebildet ist und zur Aufnahme der Verbrennungsgase aus dem Ofen-Hauptabschnitt und zur Förderung derselben zu Rekuperatoranordnung (6/8) dient, und daß der Ofen-Zwi- schenabschnitt allein durch die Verbrennungsgase geheizt ist.

3. Vorrichtung nach Ansp.ruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgangsende des Ofens eine Austrittsöffnung (16) für das Bandmaterial (S) vorgesehen ist, die lediglich um ein geringes größer als das Bandmaterial ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Austrittsende des ersten Jet-Rekuperators (8) ein zweiter Jet-Rekuperator (6) vorgese- hen ist, dessen Bauweise mit dem ersten Jet-Rekuperator übereinstimmt, und daß eine Einrichtung (72, 74) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Verbrennungsgase aus dem ersten Rekuperator dem zweiten Rekuperator zuführbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial (S) in einer im wesentlichen horizontalen Bahn bewegt wird und daß jeder der Rekuperatoren (6/8) zwei Abgaskammern (54,56) besitzt, wobei eine unterhalb und eine oberhalb der Heizkammer (40) angeordnet ist, daß eine Platte (52) für die untere Abgaskammer (56) und eine Platte (50) für die ob<*re Abgaskammer (54) vorgesehen ist, wobei in beiden Platten eine Vielzahl von Löchern vorgesehen ist, die über den Großteil der Wandoberflächen verteilt angeordnet sind, und daß die Gebläseeinrichtung (58,60) dazu dient, die Abgase aus dem Ofen-Hauptabschnitt (2) aufzunehmen und dieselben durch die Abgaskammern und die Löcher gegen das Bandmaterial zu richten.

6. Verfahren zur Wärmebehandlung von Stahlband, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtaufgehaspeltes Band kontinuierlich durch eine Jet-Reku peratoranordnung und dann durch eine Heizkammer hindurchgeführt wird, in welcher das Band mit Hilfe von in der Heizkammerdecke und in dem Heizkammerboden vorgesehenen Brennern mit Wärme beaufschlagt wird, wobei das Bandmaterial in dem Jet-Rekuperator vorgewärmt wird, indem Brennabgase durch im Abstand voneinander angeordnete Locher, die in dem Bandmaterial zugewandten Wandungen von Abgaskammern ausgebildet sind, hindurch geführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial in einem dem ersten Jet-Rekuperator nachgeschalteten zweiten Jet-Rekuperator einer zweiten Vorwärmung unterzogen wird.