DE2849789A1

DE2849789A1 - Verfahren und vorrichtung zum gluehen von zu bunden aufgehaspeltem bandmaterial

Info

Publication number: DE2849789A1
Application number: DE19782849789
Authority: DE
Inventors: Raymond L Southern
Original assignee: Allegheny Ludlum Industries Inc
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1979-05-31
Also published as: US4165868A; CS213362B2; RO75367A; GB2008731B; IT7851911A0; ATA843378A; FR2410046A1; AU4093078A; PL211199A1; PL118026B1; AT357590B; IT1106795B; AR225603A1; YU255678A; SE7812123L; HU177533B; JPS5482312A; BR7807573A; ES475343A1; BE872276A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

DIPL-tNG.

H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

CR-ING-AeElCALTECHl

K. SCHUMANN

OR RER NAT OFV-PHYS

P. H. JAKOB

OPi-INS.

G. BEZOLD

I- DPL-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE A3

16. Nov. 1978 P 13 233

Allegheny Ludlum Industries, Inc.
Pittsburgh/Pennsylvania (USA)

Verfahren und Vorrichtung zum Glühen von zu Bunden aufgehaspeltem Bandmaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Glühen von aus Bandmaterial bestehenden Bunden und bezieht sich insbesondere auf das Glühen von Bunden aus
Siliciumstahl-Bandmaterial. Das Bandmaterial wird üblicherweise entweder in einem Tunnelofen oder in einem Glockenofen (bell furnace) geglüht. Im Tunnelofen werden die
Bunde auf eine Fördereinrichtung abgesetzt und vom Ofeneingang zum Ofenende durch den Ofen hindurch befördert. Die Bunderwärmung beginnt am Ofeneingang mit Hilfe von an den Seitenwänden angeordneten Erhitzungseinrichtungen, die in der gleichen Höhe wie die Bunde angeordnet sind. Im Glockenofen wird ein Einzelbund oder werden zwei oder

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mehr Bunde aufeinanderstellend auf einer Gundplatte so angeordnet, daß ihre sog. "Augen" in vertikaler Kichtung ausgerichtet sind. Eine aus einem einzigen Stück Metall bestehende Abdeckung wird über das Bund angeordnet und bildet eine die Glühatmosphäre enthaltende Hülle. Eine äußere Abdeckung wird oberhalb der Innenabdeckung angeordnet und das Bund wird mit Hilfe von Erhitzungseinrichtungen erwärmt, die an den Seitenwandungen in gleicher Höhe wie das Bund angeordnet sind. Bei beiden Ofentypen ist die von: den ErhitZungseinrichtungen ausgehende Strahlungsenergie auf die äußeren Wicklungen eines jeden Bundes gerichtet. Diese Art der Bunderwärmung führt zu Beeinträchtigen der Außenwicklungen (bis zu einer Tiefe von etwa 76 mm),einer wärmebedingten Verfärbung (heat tint) durch das gesamte Bund, zu Brennflecken (bare spots) bis zu einer Tiefe von 76 mm und zu einer unzureichenden Entwicklung der Grundierbeschichtung. Dadurch wird das Ausbringen verringert und/ oder wird ein unbefriedigendes Aussehen des Bandmaterials herbeigeführt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Isolationsmaterial wenigstens um den oberen Abschnitt des Bundes herumzuwickeln, aber dieser Vorschlag hat sich nur teilweise als erfolgreich herausgestellt.

Erfindungsgemäß wird die Wärmezufuhr zu den äußeren Wicklungen der Bunde dadurch herabgesetzt, daß die Strahlungsenergie der Glühofen-Erhitzungseinrichtungen auf die Bundenden und nicht auf die seitlichen Oberflächen der Bunde konzentriert wird. -. Dadurch werden die Temperaturen in den äußeren Bundwicklungen herabgesetzt und die vorstehend erörterten Schwierigkeiten vermieden. Da der Wärmeübergang zu dem sog. cold spot des Bundes (mid-buildup und mid-width) in axialer Eichtung viel einfacher ist als in radialer Sichtung, wird der Wirkungsgrad des Erhitzungsvorganges erhöht.

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Der dem radialen Wärmeübergang je Maßeinheit Tiefe in ein Bund hinein entgegengesetzte Widerstand kann bis zu 20 mal größer sein als der dem axialen Wärmeübergang je Maßeinheit Tiefe in das Bund hinein entgegengesetzte Widerstand. Aus diesem Grunde ist die den Bundenden (in der Zeiteinheit) zugeführte Wärmemenge, d.h. im Falle von axialer Erwärmung, der bestimmende Faktor für das Erwärmen des kalten Punktes (cold spot) des Bundes auf die Glühtemperatur. Die Größe dieser Differenz bezüglich des dem Wärmeübergang entgegengesetzten Widerstandes hängt ab von der Dichtigkeit der Bundwicklungen, dem Typ und der Dicke der Bandmaterial-Beschichtung (sofern vorhanden), dem Typ der Ofenatmosphäre usw. Insbesondere werden erfindungsgemäß die Erhitzungseinrichtungen oberhalb und unterhalb des Bundniveaus im Ofen angeordnet. ;

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Yerfahren und eine Vorrichtung zum Glühen von Bunden aus Bandmaterial zu schaffen, mit dessen Hilfe Schäden an den äußeren Bundwicklungen verhindert oder weitgehend verringert werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Konvektor-Bundsupport zu schaffen.

Nach einem bevorzugten Gedanken der Erfindung werden zu glühende Bunde aus Bandmaterial in einen Ofen so eingesetzt, daß ihr "Auge" bzw. ihre Durchgangsöffnung in vertikaler Richtung ausgerichtet ist. Die Bunde werden mit Hilfe von Heizelementen auf Glühtemperatur erwärmt, wobei diese Heizelemente im Ofen oberhalb und unterhalb des Niveaus der Bunde angeordnet sind. Ein verbesserter Konvektor-Bundsupport umfaßt eine ein-

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zelne Metallplatte, die eine zentrale Öffnung sowie Nuten in seiner Seite aufweist, welche sich von der zentralen öffnung zum Außenumfang erstrecken, wenn sie zum Tragen eines auf dem Boden ruhenden Bundes verwendet wird. Zwei derartige Platten werden so miteinander verbunden, daß sich ihre Nuten oder Ausnehmungen gegenüber liegen, sofern der Konvektor zum Tragen eines Bundes benutzt wird, welches auf dem oberen Ende eines anderen Bundes ruht.

Weitere Torteile, Merkmale und Einzelheiten der· Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung- In dieser zeigt:

Fig. 1 einen schematische Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebauten Glockenofen,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die erfindungs gemäß en Konvektor-Bundsupports,

Fig. 4- eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Konvektors,

Fig. 5 eine mit Fig. 4- vergleichbare Darstellung, welche jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert, und

Fig. 6 eine mit Fig. 1 vergleichbare Darstellung, wobei jedoch ein erfindungsgemäß ausgebauter Tunnelofen dargestellt ist.

Vie insbesondere Fig. 1 zu entnehmen, ist mit dem Bezugszeichen 2 die feuerfeste Basis eines Glockenofens be-

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zeichnet, der an seinem Boden eine Sanddichtung 4 aufweist. Auf der Basis 2 ruht eine offene Supportbasis mit radialen Öffnungen 8 zwischen feuerfesten Wandungen 10. Eine feuerfeste Herdplatte 12 ruht auf der Basis 6. Ein Zuführrohr 14 für Glühgas erstreckt sich nach oben durch die Basis 2 und mündet oberhalb der Herdplatte 12. Ein Konvektor-Bundsupport 16 beruht auf der Herdplatte 12. Ein erstes Bund C ruht auf dem Support 16 und ein Konvektor-Bundsupport 18 ist auf dem erstgenannten Bund angeordnet,um ein zweites Bund C aus Bandmaterial zu tragen.

Wie in den 3fig. 3 und 4 dargestellt, besteht der Konvektor-Bundsupport 16 aus einer einzigen Metallplatte 20, die eine Zentralöffnung 22 aufweist und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 24 versehen ist, die in ihrer Unterseite ausgebildet sind und sich von der zentralen Öffnung 22 in Sichtung auf den Außenumfang der Metallplatte erstrecken. Im Abstand voneinander sind vertikale Austrittsöffnungen 26, von welchen.lediglich ein Teil dargestellt ist, in den Ausnehmungen 24 vorgesehen, wobei sich diese Austrittsöffnungen 26 bis zur oberen Seite der Platte 20 erstrecken.

Der in Pig. 5 dargestellte Konvektor-Bundsupport 18 besteht aus zwei Platten 20, die in geeigneter Weise, wie durch Schweißen, so miteinander verbunden sind, daß ihre jeweiligen Ausnehmungen 24 einander zugewandt sind.

Eine Sanddichtung 28 ist auf der Herdplatte 12 vorgesehen, um eine innere Abdeckung 30 abdichtend aufzunehmen. Obgleich eine Basis 2 und eine Sanddichtung 28 zur Aufnahme eines Bundes oder eines Bundstapels dargestellt sind, versteht sich, daß eine vergleichbare Anordnung zur Aufnahme eines Vielzahl von Bundstapeln, d.h. von aufeinander gesetzten Bunden, vor-

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gesehen werden kann, wobei ein jeder dieser Bundstapel von einer inneren Abdeckung 30 umschlossen ist.

Eine äußere Abdeckung 32 umringt die innere Abdeckung oder die inneren Abdeckungen 30ι wobei die unteren Enden der äußeren Abdeckung in den Sanddichtungen 4 aufgenommen sind. Die Abdeckung 32 umfaßt ein feuerfestes Dach (Gewölbe) 34·, welches von aus feuerfestem Mauerwerk bestehenden Wandungen 36 getragen wird, wobei sowohl das Gewölbe (Dach) als auch die Seitenwandungen von einem Metallpanzer 38 umzogen sind. Elektrische Wärmeelemente 40 sind in geeigneter Weise hängend am Dach oder Gewölbe 34 angeordnet und vergleichbare Erhitzungseinrichtungen 42 sind an den Wandungen 38 in einer Höhe angeordnet, die der offenen Supportbasis 6 entspricht. Andere Erhitzungseinrichtungen, wie Verbrennungsrohre, können anstelle der genannten elektrischen Erhitζungseinrichtungen benutzt werden. In jedem Fall sind vorzugsweise (nicht dargestellte) Einrichtungen vorteilhafterweise vorgesehen, um die oberen Erhitzungselemente 40 unabhängig von den unteren Erhitzungseinrichtungen 42 zu steuern.

Mit Ausnahme der Konvektor-Bundsupports 16 und 18 und der Anordnung der Erhitzungseinrichtungen 40 und 42 ist die vorstehend beschriebene Anordnung herkömmlich.

Im Betrieb wird der Ofen in herkömmlicher Weise beschickt, wie in 5¹Xg. 1 dargestellt. Sodann wird mit Hilfe der Erhitzungseinrichtungen 40 und 42 Wärme erzeugt und wird mit Hilfe der Eohrleitung 14 Glühgas zugeführt. Da sich die Erhitzungseinrichtungen nicht, wie sonst üblich, auf der Höhe der zu glühenden Bunde befinden, wird die von den Erhitζungseinrichtungen 40 ausgesandte Wärmeenergie dem oberen Bundende durch Strahlung zugeführt, während

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dem unteren Bundende Strahlungswärme von den Erhitzungseinrichtungen 4-2 zugeführt wird. Das Glühgas zirkuliert nach oben durch die "Augen" bzw. Durchgangsöffnungen der Bunde und strömt an der Außenseite der Bunde nach unten und durch die öffnungen 8. Zusätzliches Glühgas strömt durch die Ausnehmungen 24 und die Öffnungen 22, die in den Konverter-Bundsupports 16 und 18 ausgebildet sind. Auf diese Weise werden die Bunde primär an ihren beiden Enden mit Wärme beaufschlagt, wobei die den äußeren Bundwicklungen .vermittels der Glühgase zugeführte Wärme nicht ausreicht, um Schäden in den äußeren Bundwicklungen hervorzurufen.

In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 50 einen Tunnelofen zum Glühen von Bunden C aus Bandmaterial. Der Ofen 50 besitzt ein gewölbtes feuerfestes Dach 52, welches von aus feuerfestem Mauerwerk bestehenden Seitenwandungen 54 getragen wird. Eine Fördereinrichtung 56 trägt eine feuerfeste Basis 58, in welcher Öffnungen 60 so ausgebildet sind, daß ein Glühgas durch die Bund-Durchgangsöffnung (das Bundauge) hindurch zirkulieren kann. Ein Konvektor-Bundsupport 16 ist auf der Basis 58 angeordnet und trägt seinerseits ein Bund C aus Bandmaterial. Elektrische Erhitzungseinrichtungen 62 sind am Dach oder Gewölbe 52 in geeigneter Weise befestigt und gleichartige Erhitzungseinrichtungen 64 sind in Ausnehmungen 66 der Wandungen 54 unterhalb des Konvektor-Bundsupports 16 angeordnet. Es versteht sich, daß andere Erhitzungseinrichtungen, wie Verbrennungsrohre, anstelle der elektrischen Erhitzungseinrichtungen benutzt werden können. Zwar ist lediglich ein einziges Bund C dargestellt, aber es versteht sich, daß eine Vielzahl von Bunden auf einer Basisplatte 12 oder auf einer Vielzahl von in Abstand voneinander angeordneten Basisplatten angeordnet sein kann, wo-

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. /12.

bei die Bunde an einem Ofenende in den Ofen austreten und am gegenüberliegenden Ende den Ofen verlassen. Mt Ausnahme der Anordnung der Erhitzungseinrichtungen und des Bundsupports 16 ist die vorstehend beschriebene Anordnung herkömmlich.

Der Ofen wird in herkömmlicher Weise betrieben, aber die von den Erhitzungseinrichtungen ausgehende Strahlungswärme wird in erster Linie den beiden Bundenden und nicht den Außenwicklungen der Bunde zugeführt. Wie schon beim Glockenofen beschrieben, werden vornehmlich die Bundenden mit Wärme beaufschlagt, wobei die vom Glühgas an die äußeren Bundwicklungen abgegebene Wärme nicht ausreicht, um dort Schaden hervorzurufen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, da diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen.

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Claims

MAXIM1UANSTRAS3E 43 16. Nov. 1978 P 13 233 Allegheny Ludlum Industries, Inc. Patentansprüche

1. Verfahren zum Erwärmen von eine axiale Durchgangsöffnung aufweisenden Bunden aus Metallband, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Bund so auf einer Basis angeordnet wird, daß seine axiale öffnung in vertikaler Richtung ausgerichtet ist, daß dem oberen Ende dieses ersten Bundes Wärme in erster Linie mit Hilfe von Erhitzungseinrichtungen zugeführt wird, die oberhalb des Bundes angeordnet sind, und daß dem unteren Bundende Wärme in erster Linie mit Hilfe von Erhitzungseinrichtungen zugeführt wird, die in der Nähe der Basis angeordnet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Bund während des Erwärmens in einer inneren Umhüllung angeordnet wird und daß eine Glühatmosphäre innerhalb dieser inneren Abdeckung zirkuliert.

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3- Verfahren nacti Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Bund vom ersten Bund getragen wird, wobei zwischen den beiden Bunden eine Eonvektorplatte angeordnet wird.

4. Vorrichtung zum Erwärmen von eine axiale Durchgangsöffnung aufweisenden Bunden aus Metallband, gekennzeichnet durch einen Ofen mit Dach (34,52) ,· Seitenwandungen (36,5²O sowie einer Basis (12,58) zum Aufnehmen eines ersten Bundes (C) mit vertikal ausgerichteter Axialöffnung und durch Erhitzungseinrichtungen (40,62), die in dem Ofen oberhalb des ersten Bundes an-. geordnet sind und durch zweite Erhitzungseinrichtungen (42,64), die im Bereich der Basis angeordnet sind.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Ofen als Tunnelofen (50) ausgebildet ist und einen Konvektor (60) zum Tragen der Basis (58) besitzt, auf welcher eine Vielzahl von Bunden (C) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Ofen als Glockenofen ausgebildet ist und daß eine auf der Basis (12) angeordnete Dichtung (28) sowie eine das erste Bund (C) umschließende innere Abdeckung (30) vorgesehen ist, welche Innenabdeckung innerhalb des Daches (34) und der Seitenwandungen (36) in der Dichtung aufgenommen- ist, und daß eine Einrichtung (14,26,8) vorgesehen ist, mit deren Hilfe eine Glühatmosphäre innerhalb der inneren Abdeckung zirkulierbar ist.

7- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Basis (12) ein erster Konvektor-Bundsupport (16) zur Aufnahme des ersten

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Bundes (C) vorgesehen ist, und daß ein zweiter Konvektor-Bundsupport (18) auf dem ersten Bund vorgesehen ist _i um ein zweites Bund (C) aufzunehmen.

8. Vorrichtung nach .Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eonvektor-Bundsupport

(16) eine Metallplatte (20) aufweist, in der eine zentrale Öffnung (22) ausgebildet ist, und daß im Abstand voneinander Ausnehmungen (24-) in der Unterseite dieser Platte ausgebildet sind, welche sich von der zentralen Öffnung zum Umfang der Platte erstrecken, und daß Öffnungen (26) vorgesehen sind, die sich aus jeder der Ausnehmungen nach oben zur Oberseite der Platte erstrecken.

9. "Vorrichtung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Eonvektor-Bundsupport (18) aus zwei Metallplatten (20) besteht, die jeweils eine zentrale Öffnung (22) sowie im Abstand voneinander in einer ihrer Oberflächen ausgebildete Ausnehmungen (24) aufweisen, welch letztere sich von der zentralen Öffnung zu' ihrem Umfang erstrecken, und daß Öffnungen (26) vorgesehen sind, die sich aus jeder Ausnehmung zur gegenüberliegenden Plattenoberfläche erstrecken, wobei Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Platten so aneinander befestigt sind, daß die Ausnehmungen der einen Platte den Ausnehmungen der anderen Platte zugewandt sind»

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß der erste Konvektor-Bundsupport (16) eine mit einer zentralen Öffnung (22) sowie mit in Abstand voneinander angeordneten Nuten (24) versehene Metallplatte (20) aufweist, wobei die Nuten in der Plattenunterseite ausgebildet sind und sich von der zentralen Öffnung bis zur Peripherie der Platten erstrecken, wobei Öffnungen (26) vorgesehen sind, die sich aus jeder dieser Nuten

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zur Oberseite der Platte nach oben erstrecken.

11. Konvektor-Bundsupport, gekennzeichnet durch eine Metallplatte (20), in welcher eine zentrale Öffnung (22) sowie im Abstand voneinander in einer Platten-Oberfläche ausgebildete Ausnehmungen (24) vorgesehen sind, welche sich von der zentralen öffnung zum Umfang der Platte erstrecken, und daß öffnungen (26) vorgesehen sind, die sich aus jeder der Ausnehmungen zur anderen Plattenoberfläche erstrecken.

12. Konvektor-Bundsupport nach Anspruch 11, gekennzeichnet , durch zwei Metallplatten (20) sowie durch eine Einrichtung, mit deren Hilfe die beiden Platten so miteinander verbunden sind, daß die Nuten der einen Platte den in der anderen Platte ausgebildeten Nuten zugewandt sind.

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