DE2708783C2 - Anordnung zur Regelung der Kühlintensität in der Kühlzone kontinuierlich arbeitender Glühöfen zur Wärmebehandlung von Werkstücken, insbesondere von Rohren aus Gußeisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Kühlintensität in der Kühlzone kontinuierlich arbeitender Glühofen zur Wärmebehandlung von Werkstükken, insbesondere von Rohren aus Gußeisen.

Aus verfahrenstechnischen Gründen ist es bei der Wärmebehandlung von Werkstücken, insbesondere von Rohren aus Gußeisen notwendig, das Glühgut nach dem eigentlichen Glühprozeß je nach Materialeigenschaften in einer bestimmten Z^it um eine gewisse Temperaturdifferenz abzukühlen, so daß das Ausgangsgefüge des Wärmeguts bestehend z. B. aus Zementit und Perlit in ein ferritisches Gefüge umgewandelt wird. Bei den bekannten Wärmebehandlungsöfen wird das Wärmgut mit Hilfe einer Luftsturzeinrichtung, z. B. Exhauster oder Gebläse, womit Luft mehr oder weniger auf das Wärmgut gedrückt und unten wieder abgesaugt wird, auf die gewünschte Temperatur gebracht. Wenn damit eine hinreichende Kühlwirkung auf das Wärmgut erreicht, werden soll, müssen dafür Exhauster und Gebläse mit Leistungen von über 100 kW angewendet werden. Selbst bei einer sehr genauen Abstimmung zwischen Exhauster und Gebläse entstehen durch Turbulenzen unterschiedliche Druckverhältnisse in der Kühlzone, so da3 Kühlluft in die Glühzone eindringen kann. Da je nach Massendurchsatz und Nennweite die Kühlmenge verändert werden muß, um die gewünschte Temperaturdifferenz einzuhalten, kann es dabei ebenfalls zu unterschiedlichen Druckverhältnissen in der Kühlzone

;o kommen. Außerdem sind solche Anlagen in der Anschaffung, Unterhaltung und Wartung verhältnismäßig teuer.

Bei der Temperaturbeeinflussung mit wasserdurchflossenen Elementen ist es bekannt, in einem bestimmten Bereich des Glühofens, Kühleinrichtungen anzuordnen. Diese bestehen aus einer Anzahl den Ofenquerschnitt oberhalb des Wärmeguts durchragenden, wasserdurchflossenen Rohren, die einzeln beaufschlagt werden und durch Strahlung wärmeabführend auf das Gut einwirken sollen. Zur Änderung der Kühlintensität im Wege der Verringerung der Kühlfläche sind dabei die Rohre manuell einzeln aus dem Ofenquerschnitt herausnehmbar. Eine feinstufige Änderung der Kühhvirkung kann durch solche Wechslungen nicht erreicht werden, abgesehen von den dazu notwendigen aufwendigen Handhabungen.

Ein weiterer bekanntgewordener Vorschlag geht dahin, im Ofenquerschnitt oberhalb des Wärmgutes einen von Kühlwasser durchflossenen Kasten an Seilen aufzuhängen, dessen Höhenabstand zum Wärmgut veränderlich ist und der in engbegrenztem Maße durch Verschwenken in Winkelstellung zum Wärmegut gebracht werden kann. Ungünstig ist auch hierbei die zu geringe Veränderbarkeit der Kühlintensität, die bedingt ist einmal durch die strömungstechnische Undurchsichtigkeit (Wirbelbildung) des Kühlkastens, die keinen feinstufig steuerbaren Kühlmitteldurchfluß gestattet, und zum anderen die zu geringe Lageveränderbarkeit des Kastens. Darüber hinaus ist die komplizierte und störungsanfallige Anordnung in bezug auf die Beweglichkeit der Vorrichtung technisch ziemlich aufwendig. Vorgeschlagen wurde lerner eine Vorrichtung, bei der die Kühlelemente in der Glühzone des Ofens aus mehreren in einer Ebene liegenden rohrartigen Hohlkörpern gebildet sind.

deren Schwenkbewegungen um eine vorgesehene horizontal quer zur Guttransportrichtung verlaufende Achse von der Parallellage zum Wärmgut ausgehend bis zu einem Winkel von ca. 90° erfolgen soll. Die Kühlelemente sind dabei oberhalb und unterhalb der Wärmguttransportebene angeordnet.

Eine Schwierigkeit, die sich vor allem bei der zuletzt beschriebenen Temperaturregeleinrichtung auswirkt, ist, daß verhältnismäßig große Wassermassen bewegt werden müssen, wenn die Schwenkbewegungen ausgeführt werden. Außerdem läßt sich die Kühlintensität bei' derartigen Anlagen nicht ganz ausschließen, so daß der Regelbereich für den in jedem Fall notwendigen Bedarf zu gering ausfällt.

Insbesondere bei der Wärmebehandlung von Rohren aus Gußeisen kann, selbst bei einer senkrechten Stellung der vorgeschlagenen Hohlkörper bzw. der Kühlelemente, die Kühlwirkung auf das Wärmgut kaum geringer ausfallen. Eine Änderung der Kühlwirkung dadurch zu erreichen, daß man die Durchflußmenge mehr oder weniger reduziert, ist kaum möglich, da das Kühlmaterial aus Festigkeitsgründen nicht überhitzt werden darf. Bei einer Kühlung mit Wasser sind einer größeren Erwärmung ohnehin Grenzen gesetzt, da ab ca. 45° C

Kesselstein abgesetzt wird. Wie bei den vorgenannten Einrichtungen mit Luftkühlung gilt auch hierbei: zu hohe Anschaffungskosten, hohe Betriebskosten zu großflächige Bauweise und Schwierigkeilen in der Ausführung der Schwenkbewegungen.

Dieser Stand der Technik soll durch den Gegenstand der Erfindung verbessert werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der wasserdurchflossenen Kühlzonendecke einerseits und den unmittelbar darunter schwenkbar angeordneten Regelklappen andererseits wird erreicht, daß die Wärmeenergie nicht wie üblich durch Konvektion übertragen und abgeführt wird, sondern nur durch Strahlung. Zu diesem Zweck erhält die Kühlzone eine Decke aus Profilblechen, über die ständig Wasser fließt. Die untere Fläche der Kühldecke ist mit einer mattschwarzen Beschichtung versehen, am eine gute Strahlungszahl zu erreichen. Unmittelbar unter der wasserdurchflossenen Kühlzonendecke sind Regelklappen, weiche an den unteren Flächen mit einer hellen reflektierenden Isoliermatte bespannt sind. Diese Regelklappen können entsprechend der abzuführenden Wärmemenge verstellt werden, so daß ein beliebig großer Teil der wassergekühlten Decke der Wärmestrahlung ausgesetzt ist. Dies geschieht mit Hilfe einer Zahnstange oder einer Kette und eines Stellantriebes. Der Stellantrieb bekommt die Impulse über eine Meß- und Regelanlage, weiche optisch die Temperatur der Werkstücke am Ende der Kühlzone erfaßt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kühlzonendecke und der darunter verschwenkbar angeordneten Regelklappen werden die Anschaffungskosten und die Unterhaltungskosten der Gesamtanlage erheblich geringer, da Gebläse und Exhauster durch eine Umwälzpumpe und einen Rückkühler ersetzt sind. Die bei den bekannten Vorrichtungen vorkommenden Druckunterschiede in der Kühlzone können nicht aufkommen und die Abkühlung der Rohre ist besser regelbar.

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale gehen aus nachstehender Beschreibung hervor, welche auf die Zeichnung bezug nimmt, die schematisch und nur als Beispiel eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in der Kühlzone eines bekannten Durchlaufglühofens (Industrieofen) darstellt.

F i g. 1 zeigt einen Einblick in die erfindungsgemäße Kühlzone im Längsschnitt.

F i g. 2 stellt den der Anmeldung zugrunde gellten Ofen im Bereich der erfindungsgemäßen Kühlzone im Querschnitt dar.

Erfindungsgemäß besteht die Kühlzonendecke 1 des Ofens 3 aus einem kastenartigen flachen Hohlkörper aus profiliertem Blech. Die Decke 1 überspannt, je nach Bedarf, entweder die gesamte oder nur einen Teil der betreffenden Zonendecke 1. Als solche liegt die Decke 1 auf von der Ofenkonstruktion abstehenden Sockeln 2a, 2b. und zwar so. daß zwischen Decke 1 und Decke 3 ein Hohlraum 4 gebildet ist, durch den das Kühlwasser von Einlauf 5 nach Auslauf 6 fließt, bewegt durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Umlaufpumpe und einen Rückkühler. Um eine günstige Strahlungszahl zu erhalten ist die nach unten gerichtete Fläche der Decke 2 mit einer an sich bekannten schwarzen Schicht versehen.

Unmittelbar unterhalb der Kühlzonendecke 1, und zwar quer zur Längsachse des Ofens, sind die erfindungsgemäßen Regelklappen 7 verschwenkbar an den ebenfalls wassergekühlten Wellen 8 und mit diesen bis zu einem bestimmten Winkel drehbar angeordnet. Diese Regelklappen 7 können aus ihrer horizontalen Lage gemeinsam oder auch einzeln, verschwenkt werden, so daß gewünschtenfalls nur eine Teilfläche der Kühlzone 1 unverdeckt bleibt Zur Änderung der Kühlintensität werden die Klappen 7 über die Wellen 8 durch einen an einer Ofenseite zentral angebrachten, in der Zeichnung nicht dargestellten, Kettenantrieb oder Zahnstange und einem vorgeschalteten Stellantrieb gesteuert Der Steilantrieb bekommt die Impulse über die Meß- und Regelanlage, welche optisch die Temperatur am Ende der Kühlzone erfaßt, so daß die Rohre am Ende die vorgegebene Temperatur von maximal 720° C haben und demnach unmittelbar unter dem metallurgischen unteren Gefügewandlungspunkt liegen. Zur Kenntlichmachung der Zusammenhänge sind mit 9 die Lagerungen der Wellen 8 und mit 10 auf deren Antrieb markiert Mit 11 sind die im Ofen vor der betreffenden regelbaren Kühlzone hängenden Trennschleier bezeichnet mit 12 die Transporteinrichtung für das Glühgut und mit 13 das eigentliche Glühgut.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Regelung dei Kühlintensität in der Kühlzone kontinuierlich arbeitender Glühöfen zur Wärmebehandlung von Werkstücken, insbesondere von Rohren aus Gußeisen, bestehend aus im Ofenquerschnitt angeordneten und durch Verschwenken in ihrer horizontalen Lage veränderbaren Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Regelung der von der wasserdurchflossenen Zonendecke (1) abstrahlenden Kühlwirkung auf das Wärmgut innerhalb der Zone aus quer zur Längsrichtung des Ofens horizontal verschwenkbaren flachen Klappen (7,8) gebildet sind.

2- Anordnung zur Regelung der KühJintensität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelklappen (7) unmittelbar unterhalb der wasserdurchflossenen Zonendecke (1) quer zur Wärmguttransportebene angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelklappen (7) an drehbaren quer zur Längsrichtung des Ofens an den Ofenlängswänden angeordneten Wellen (8) befestigt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit vorgegebenen Abständen die Klappen (7) verschwenkbar durch die Wellen (8) zu einem Register zusammengefaßt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühldecke (1) über den schwenkbaren Klappen (7) aus einem unter der Ofendecke (3) auf Sockeln (2a, Ib) befestigtem flachen Kasten aus profilierten Blechen besteht.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wassergekühlte Decke (1) zum Teil die Kühlzone des Ofens überdeckt.

7. Anordnung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wassergekühlte Zonendecke (1) ganz die Kühlzone des Ofens überdeckt.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelklappen (7, 8) einzeln verschwenkbar an den Wellen (8) angeordnet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelklappen (7) gemeinsam verschwenkbar an den Wellen (8) angeordnet sind.