DE3039424C2 - Brennerbeheizter Durchlaufofen - Google Patents

Description

Die Erfindung btrifft einen brennerbeheizten Durchlaufofen zur Wärmebehandlung von Bändern, vorzugsweise Stahlbändern, insbesondere als Vorwärmofen einer Verzinkungsanlage, mit mehreren hintereinandergeschalteten Heizzonen.

Zur fortlaufenden Vorbehandlung der Stahlbänder in Anlagen für die Tauchschmelzbeschichtung (Feuermetallisierung) ist es bekannt, daß die Bänder, bevor sie das Metallisierungsbad erreicht haben und überzogen werden, nacheinander einen direkt beheizten Vorwärmofen bzw. Abbrennofen, einen indirekt beheizten Reduktionsofen und eine Kühlstrecke durchlaufen, in der die Bänder vor dem Eintritt in die Einrichtung zum Überziehen der Bänder mit dem geschmolzenen Metall auf die dafür notwendige Temperatur gebracht werden.

Der Vorwärmofen ist in der Regel mit einer Konvektionszone auf der Ofeneingangsseite und mit mehreren sich daran anschließenden Heizzonen ausgerüstet. In diesem direkt mit einer offenen Flamme beheizten Vorwärmofen wird das Band von Verunreinigungen auf seiner Oberfläche gereinigt und dabei von Umgebungstemperatur bis auf eine Bandtemperatur von ca. 550°C erwärmt. Bei mit nicht reduzierender Atmosphäre betriebenen Vorwärmöfen muß der Nachteil in Kauf genommen werden, daß sich auf der Oberfläche des Bandes eine relativ dicke Oxidschicht ausbildet, die für das Beschichten des Bandes in dem Metallisicrungbud schädlich ist und die dementsprechend wieder entfernt werden muß.

Aus diesem Grunde durchläuft das Band im Anschluß an den Vorwärmofen einen unmittelbar über eine Schleuse od. dgl. nachgeordneten, indirekt beheizten Reduktionsofen. In ihm wird das Band zur Reduzierung der sich im Vorwärmofen gebildeten Oxidschicht unter einer Schutz- bzw. Inertgasatmosphärc wärmebehandelt In der Regel wird das Band dabei gleichzeitig zur Erzielung der gewünschten metallurgischen Eigenschaften bis auf Rekristallisationstcmperatur gebracht Um eine erneute Oxidation der Oberfläche des Bandes zu vermeiden, iirfolgl auch die Abkühlung in der über eine Schleuse od. dgl. nachgeordncicn Kühlstrecke un^cr einer Schulz- bzw. Inertgasatmosphäre.

ίο Zur Erreichung eines guten Reinigungseffektes bei gleichzeitiger geringer Oxidation der Bandoberfläche geht man immer mehr dazu über, den direkt beheizten ^vorwärmofen eingangsseitig mit leicht oxidierender b;.w. neutraler Atmosphäre und ausgangsseitig mit reduzierender Atmosphäre zu betreiben. Die Bildung der Oxidschicht kann jedoch auch in diesem Fall nicht vollständig verhindert werden. Bei dieser Betriebsweise kann das Band jedoch von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von ca. 700⁰C erwärmt werden. Da damit aber weniger Energie zur Reduzierung der Oxidoberflächenschicht und zur weiteren Aufheizung des Bandes bis auf Rekristallisationiemperatur benötigt wird, bedeutet die Reinigung und Erwärmung des Bandes in einem derart betriebenen Vorwärmofen für den nachgeordneten Reduktionsofen insgesamt eine Einsparung des benötigten Brennstoffes.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, daß bei der fortlaufenden Vorbehandlung der Bänder in Anlagen für die Tauchschmelzbeschichtung auf den Reduktions-

jo ofen ganz verzichtet werden kann. Dies ist beispielsweise jedoch nur dann der Fall, wenn das Band vor seinem Eintritt in den Vorwärmofen chemisch vorgereinigt wird und eine metallurgische Behandlung zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften des Bandes in einer getrennten, vorgeschalteten Verfahrensstufe bereits durchgeführt wurde. In diesen Fällen durchläuft das Band im Anschluß an den nur unter einer nicht oxidierenden oder neutralen Atmosphäre iesriebenen Vorwärmofen unmittelbar die nachgeordnete Kühlstrecke, in der neben der Abkühlung auch die sich in dem Vorwärmofen nach wie vor gebildete Oxidschicht so weit reduziert wird, daß das Band anschließend beschichtet werden kann.
Auch wenn in der Praxis bereits Vorwärmöfen eingesetzt werden, die wegen ihres Betriebes unter einer weniger stark oxidierenden Atmosphäre einen geringeren Energiebedarf haben, so ist man nach wie vor bestrebt, die durch die notwendige Vorbehandlung der Bänder entstehenden Energickosten weiter zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit der Anlagen für die Tauchschmelzbeschichtung mit einem Vorwärmofen und mit oder ohne Reduktionsofen gegenüber der herkömmlichen Betriebsweise dieser Anlage zu verbessern.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Durchlaufofen der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem der für die Wärmebehandlung von Bändern benötigte Energiebedarf weiter reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

w) daß im Rauchgasabzug des Ofens mehrere Rekuperatoren in Reihe angeordnet sind, von denen der vom Ofen aus gesehene erste Rekuperator der Vorerwärmung der Verbrennungsluft für die Brenner der letzten Heizzone und der jeweils nachfolgende Rekuperator der Vorcr-

b5 wärmung der Verbrennungsluft für die Brenner der jeweils vorgeordneten Heizzone dienen, und daß für die Mengeneinstellung der jeder Heizzonc getrennt zugeführten Verbrennungsluft jeweils ein Steuergerät vor-

gesehen ist.

Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist die Führung der Verbrennungsluft für die letzte Heizzone gleichgerichtet zur Strömungsrichtung der Rauchgase im ersten Rekuperator. Das Steuergerät für die Verbrennungsluftmenge ist auf der Kaltseite des zugehörigen Rekuperators angeordnet Die Rekuperatoren sollen Siahl-Rekjperatoren sein.

Gegenüber dem bekannten Vorwärmofen in einer Verzinkungsanlage besitzt der erfindungsgemäße Ofen den Vorteil, daß die einzelnen Keizzonen des Ofens nicht nur bezüglich der Ofentemperatur, sondern auch bezüglich des Verbrennungsluft-Brennstoffverhältnisses unabhängig voneinander und deshalb sehr genau eingestellt werden können. Diese genaue Einstellung ist nicht nur hinsichtlich eines möglichst geringen Brennstoffverbrauchs, sondern auch für die wesentlich von der Vorbehandlung im Vorwärmofen abhängige Qualität des verzinkten Bandes von großer Bedeutung. Aufgrund der individuellen Einstellung der einzelnen Zonen in Verbindung mit der speziellen Zuordnung der Rekuperatoren zu den einzelnen Zonen kann der Ofen nicht nur bei sparsamem Brennstoffverbrauch mit höheren Temperaturen betrieben werden, bei der trotz höherer Temperatur die Oxidation des Bandes gering ist, sondem auch mit einer genau einstellbaren Zusammensetzung der Ofenatmosphäre. Da die letzte Heizzone dauernd die höchste Verbrennungsluftmenge benötigt, wird sie am wirksamsten im ersten Rekuperator erwärmt, weil hier den Rauchgasen noch keine Wärme durch Erwärmung anderer Verbrennungsluft entzogen worden ist. Gleichzeitig schützt diese große Menge an Verbrennungsluft den Rekuperator vor einer zu starken Erwärmung durch die Rauchgase. Dieser Schutz ist vor allem dann groß, wenn die kalte Verbrennungsluft an der wärmsten Stelle des Rekuperators in den Rekuperator eingespeist wird. Schließlich ist die Anordnung der Steuergeräte auf der Kaltscite von Vorteil, weil an dieser Stelle die Steuergeräte nicht wärmebelastet werden.

Bei Industrieöfen ist es zwar bekannt, Brennstoff dadurch einzusparen, daß die den Brennern zuzuführende Verbrennungsluft durch die Wärme der Rauchgase vorerwärmt wird (DE-PS 19 05 489), doch ist die von diesem Industrieofen bekannte Art der Vorcrwiirmung der Verbrennungsluft nicht ohne weiteres bei Durchlauf- v, öfen, insbesondere Vorwärmöfen in Vcrzinkungsanlagen anwendbar. Bei dem bekannten Ofen sind im Rauchgasabzug des Ofens mehrere Rekuperatoren angeordnet. Die den Brennern zuzuführende Verbrennungsluft durchfließt zunächst in zwei getrennten Strömen einen im Rauchgasabzug des Ofens angeordneten Steinrekuperator und einen vom Ofen aus gesehen nachgcordnetcn Stahlrekupcrator. Hinter den beiden Rekuperatoren werden die beiden Ströme der auf diese Art und Weise vorerwärmten Verbrennungsluft zusammengeführt, gemischt und anschließend den Brennern des Ofens zugeführt. Bei diesem Ofen besteht nicht die Möglichkeit, einzelne Heizzonen sowohl hinsichtlich der Temperatur als auch der Zusammensetzung der Ofenatmosphäre genau genug zu regeln, um in den einzeinen Heizzonen den Anforderungen an die Vorbehandlung eines zu verzinkenden Bandes im Vorwärmofen zu genügen. Diese Förderung ist umso schwieriger zu erfüllen, als die Undichtigkeiten des Stcinrckupcrator.s es nicht ermöglichen, über einen längeren Zeitraum (>■> ein konstantes Verbrennungsluft-Brcnnstoffverhältni.sscn einzustellen.

Im folgenden wird ''io !Erfindung anhand einer ein Ausfuhrungsbeispiel schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Vorwärmofen I bestehend aus einem Konvektionsteil und zwei hintereinander angeordneten Zonen I, II und einem nachgeordneten Reduktionsofen 2. In der Konvektionszone wird das Band energiesparend von den in Richtung Rekuperatoren strömenden Gasen erwärmt. Gleichzeitig kühlen sich die Gase ab, so daß dadurch ein erster Schutz der Rekuperatoren erreicht wird. Jede Zone I, II wird von mehreren, mit einem Gas-Luftgemisch betriebenen Brennern 3, 4 aufgeheizt. Zur Abführung der Rauchgase dient ein Rauchgasabzug 5, in dem hintereinander zwei Stahlrekuperatoren 6, 7 angeordnet sind. Die von einer nicht dargestellten Verbrennungsluftquelle gelieferte Verbrennungsluft gelangt über Steuergeräte 8, 9 zu den Rekuperatoren 6, 7. Die kalte Verbrennungsluft wird dem Rekuperator 6 auf der Ofenseite zugeführt, während die kalte Verbrennungsluft de-.'-. Rekuperator 7 auf der ofenabgewandten Seite zugeführt wird. Die auf diese Weise vorerwärmte Verbennungsluft des Rekuperators 6 wird den Brennern 4 der letzten Heizzone H und die vorerwärmte Verbrennungsluft des Rekuperators 7 den Brennern 3 der Heizzone I zugeführt. Aufgrund dieser Art der Verbrennungslufizuführung und der Zuordnung der Rekuperatoren 6, 7 zu den Heizzonen I₁II wird erreicht, daß die Verbrennungsluft durch die Steuergeräte 8,9 auf der Kaltseite individuell für jede Heizzone I, Il geregelt wird. Teure, für hohe Wärmebelastung ausgelegte Geräte werden also nicht benötigt. Wegen des höheren Brennluftbedarfs in der Zone II wird der Rekuperator 6 stark gekühlt, so daß die zum Rekuperator 6 strömenden, noch nicht durch Wärmeentzug durch die zu erwärmende Verbrennungsluft abgekühlten Rauchgase den Rekuperator 6 nicht zu stark erwärmen können. Eine Überhitzung des Rekuperators 6 wird weiter dadurch erreicht, daß an aer wärmsten Stelle die noch ganz kalte Verbrennungsluft eingespeist wird. Beim Rekuperator 7 dagegen wird die Verbrennungsluft im Gegenstrom zum Rauchgasstrom geführt, so daß die Verbrennungsgase hier optimal vorgewärmt weiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brennerbeheizter Durchlaufofen zur Wärmebehandlung von Bändern, vorzugsweise Stahlbändern, insbesondere als Vorwärmofen einer Verzinkungsanlage, mit mehreren hintereinander angeordneten Heizzonen, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgasabzug (5) des Ofens (1) mehrere Rekuperatoren (6,7) in Reihe angeordnet sind, von denen der vom Ofen (1) aus gesehen erste Rekuperator (6) der Vorerwärmung der Verbrennungsluft für die Brenner (4) der letzten Heizzone (II) und der jeweils nachfolgende Rekuperator (7) der Vorerwärmung der Verbrennungsluft für die Brenner (3) der jeweils vorgeordneten Heizzone (I) dient und daß für die Mengeneinstellung der jeder Heizzone (I, II) getrennt zugeführten Verbrennungsluft jeweils ein Steuergerätes, 9) vorgesehen ist

2. Durchlaufofen gcrnäS Anspruch !, dadurch gekennzeichnet daß das Steuergerät (8,9) für die Verbrennungsluftmenge auf der Kaltseite des zugeordneten Rekuperators (6,7) angeordnet ist

3. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Verbrennungsluft für die letzte Heizzone (II) gleichgerichtet zur Strömungsrichtung der Rauchgase im ersten Rekuperator (6) ist.

4. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Rekuperatoren (6,7) Stahlrekuperatoren sind.