DE3136667A1

DE3136667A1 - Industrieofen mit luftumwaelzung fuer waermebehandlungsverfahren

Info

Publication number: DE3136667A1
Application number: DE19813136667
Authority: DE
Inventors: Jürgen 5506 Mägenwil Baer; Wolfgang 4355 Waltrop Faber; Horst Ing.(Grad.) 4600 Dortmund Gillhaus; Fritz Dipl.-Ing. 5804 Herdecke Hegewaldt; Ernst Dipl.-Ing. Dr. 5452 Oberrohrdorf Toplak
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1983-03-24
Also published as: CA1190395A; EP0074615A3; EP0074615A2; JPS58123819A; US4518352A

Description

BROWN,BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT Mannheim 10. Sept. 1981

Mpο-Nr. 635/81 ZPT/P2-Sz/Br

Industrieofen mit Luftumwälzung für Wärmebehandlungsverfahren

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Industrieofen mit „ Luftumwälzung für Wärmebehandlungsverfahren mit hoher Temperaturgleichmäßigkeit innerhalb einer zu behandelnden Charge, die derart angeordnet oder mit Hilfe von Zwischenlagen so gestapelt ist, daß die umgewälzte heiße Luft die Charge allseitig gut umspült,

Derartige Industrieöfen sind als Groß-Kammeröfen mit Luftumwälzung bekanntgeworden,, (VgIo BBC-Prospekt EO MO88 D - 1072.2,1)« Durch leistungsfähige Luftumwälzaggregate und durch einen entsprechenden konstruktiven Aufbau der öfen können kurse Äufheizzeiten und eine hohe

T<3raparaturgleiehniäßigkeit erreicht werden» Eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit zur Verkürzung der Aufheizsei t führt jedoch zu überteraperaturen in der Charge, so daß eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit zur Verkürzung der Äufheizzeit und zur Verringerung der Teaperaturdifferenzen während des Aufheizens und auch während der Glühbehandlung bei den bekannnten öfen sich

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als nachteilig herausgestellt hat.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den Kammerofen derart zu verbessern, daß eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit möglich ist bei gleichzeitiger Verkürzung der Aufheizzeit und eine Verringerung der Temperaturdifferenzen während des Aufheizens und während der Glühbehandlung.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Raum zwischen der Charge und den Ofenwänden den Luftstrom beeinflußende Elemente (Hindernisse, Leitbleche odgl.) angeordnet sind.

Durch diese Anordnung von den Luftstrom beeinflußenden Elementen in dem Raum zwischen der Charge und den Ofenwänden wird erreicht, daß zu keiner Zeit an keiner Stelle Übertemperaturen in der Charge auftreten. Die Einhaltung der gewünschten Temperatur ist erforderlich, weil das Homogenisieren von Aluminium und Aluminiumlegierungen wird nur wenige ⁰K unterhalb des Schmelzpunktes durchgeführt wird, so daß schon geringe Übertemperaturen· schon Schäden hervorrufen würden. 25

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung werden die den Luftstrom beeinflußenden Elemente starr oder beweglich, z.B. verschwenkbar angeordnet.

In machen Fällen kann es zweckmäßig sein, die den Luftstrom beeinflußenden Elemente der Form der Chargenelemente anzupassen, so daß sie praktisch ein Spiegelelement der äußeren Fläche der Charge darstellen.

Die Fig.1 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

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Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Industrieofen zur Wärmebehandlung entlang der Linie I-I der

Fig.2;
Fig» 2 einen Längsschnitt entlang der Linie ΪΙ-ΙΙ der

Fig.U
Fig. 3 einen horizontalen Schnitt entlang der

Linie III-III der Fig»2; Fig. If eine vergrößert® Darstellung des mit IV in Fig,1 bezeichnet©!! Ausschnitts;

Fig. 5 eine andere konstruktive Ausführungsform; Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des in Fig.2 mit VI bezeichneten Ausschnitts.

Bei dem als Ausführungsbeispiel gewählte Kammerofen wird die Umwälzluft von oben durch die Charge gepreßt. Es sei bereits jetzt darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch bei öfen mit Längsumwälzung der Luft angewandt werden kann. Die zu behandelnde Charge 1, die sich im Behandlungsraum 2 befindet, besteht in dem gewählten Ausführungsbeispiel aus gegossenen oder gepreßten Alumiumrundbarren 3_f wie sich besonders den Fig.4 bis 6 entnehmen läßt, die mit Hilfe einer nicht dargestellten Transporteinrichtung auf ein im Ofen angeordnetes Gittergestell 4 abgesetzt x^srden. Die einzelnen AIurainiumrundbarren 3 sind auf d©r Unterlage 5, die auf dem Gittergestell H bzw. einer anderen Auflage im Ofen von der Transporteinrichtung abgesetzt wird_s jeweils durch Einschieben von Zwischenlagen β gestapelt. Die Praxis hat gezeigt, daß der Spalt 8 zwischen der zum Homogenisieren in den Ofen hineingefahrenem und nach der Wärmebehandlung aus dera Ofen herausgefahrenen Charge 1 und den festen Ofeninnenwänden 7 eadOO mm betragen muß. Ungenaue Transportweiss_s Toleranzen im Ofenbau, in der Stapelung des zu behandelnden Gutes, Verformungen der

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Ofeneinbauten und Ausdehnungen der Charge (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel treten Wärmeaus- _ dehnungen in der Breite von ca. 30 mm auf) erfordern einen derartig großen Spalt. Aus wirtschaftlichen Gründen soll dagegen der Spalt 9 zwischen den einzelnen Aluminiumrundbarren 3 untereinander wesentlich kleiner sein als 100 mm, im vorliegenden Fall etwa 48 mm. Durch diese unterschiedlich Spaltgrößen ergeben sich zwangsläufig unterschiedliche Strömungswiderstände und damit auch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten und damit ergibt sich, daß das Wärrneangebot an der Chargenseitenflächen erheblich größer ist als in der Charge

„_ selbst.

Für den für die Aufheizgeschwindigkeit wesentlichen Wärraeübergangsfaktor von Luft auf das Heizgut ist u.a. die Luftströmungsgeschwindigkeit am Heizgut maßgeblich. Wenn eine große Temperaturgleichmäßigkeit auch während des Aufheizvorganges gefordert wird, so ist darauf zu achten, daß die Strömungsgeschwindigkeiten der Luft an den einzelnen Werkstücken möglichst gleich sind. Bei der gewählten Anordnung, mit einem Raum kleiner Strömungsgeschwindigkeit vor und hinter der Charge, erfordert 25

das, daß die Strömungswiderstände für die in der Strömungsrichtung parallel liegenden Luftwege innerhalb der Charge und zwischen Charge und Ofenwand etwa gleich sind.

Aus mechanischen Gründen darf wie bereits erwähnt der 30

Abstand zwischen Wand und der Seitenbegrenzung des Gutstapels ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten.

Durch die gemäß der Erfindung in dem Raum zwischen der Charge und den Ofenwänden den Luftstrom beeinflussenden

Elemente, wie Hindernisse, Leitbleche odgl. wird der Strömungswiderstand in diesem Raum sehr stark erhöht

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ohne den freien Abstand zwischen der Chargenseitenfläche und der Ofenwand wesentlich au verringern«

Die Strömungsverhältnisse an der Türseifee und an der lüekwand des Ofens sind noch ungünstiges?., Di© Positionierung der Charge ist erheblioh sehwisriger und es muß ein Spalt 10 von etwa' 200 mm an der Rücterand und an der Türseite einkalkuliert werden= Während dor Ulrmebehandlung beträgt die Längenausdehnung 12 dar Aluoiniumrundbarren 3 etwa 100 mm, die unt©r üaständan nur an einer Saite auftreten kann» Um an d@r Türselt® einen schädlichen Türhals zu vermeiden, wird die Tür meist mit einer sehr aufwendigen und kosiplivierten Öffnungskinematik ausgestattet. Außerdea wird an der Innenseite der Tür ein sogenannter Rucksack 11 angebracht, usn den Spalt zwischen der inneren Seite 29 der Tür und der Charge so klein wie möglich zu machen„

Die Umwälzluft wird bei der darg©st©llfc©n Anordnung von vier Gebläsen 13 durch die Charge gepreSt und durch eine elektrische Heizungseinrichtung 15 od@r eine mit Gas betriebene Heizungseinriohtung ang@saugto Wie sich aus Fig. 1 entnehmen läßt, Ist der Behandlungsraum 2 von den Gebläsen 13 und der elektrischen Holzung 15 nur durch eine Zwischenwand 1*1 getrennt„ ύί® jedoch keine isolierende Wirkung haben muS« Bag©g©n b©gteht das Ofengehäuse außer dem Innenteil der Seitenwind© 7 aus einer ausreichenden Wärmeisolation 16 und d®ra äußeren Ofengehäuse 17. Die von d©n Gebläsen 13 arzeugfc Luftströmung Ist durch Pfeile 18 angedeutet,, Der aus der Charge 1 nach unten austretend© Luftstrom wird durch Umlenkteile 19, die unterhalb d©r Charge sieh befinden, der Heizung wieder zugeführt. Di© Gebläse 13 werden von elektrischen Antri@bsi3otoren 20 angetrieben» Im oberen . Teil des Ofenes befinden sieh ebenfalls Usilenkteile 21,

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die den aus den Gebläsen 13 austretenden Luftstrom der Charge 1 zuführen.

Fig.H läßt die Anordnung der gemäß der Erfindung den Luftstrom in dem Spalt 8 zwischen der inneren Seitenwand und der Charge 1 beeinflußenden Elemente 22 erkennen. Der Abstand 23 soll etwa 100 mm betragen, während für

..Q den Abstand 2*1 etwa 50 mm gewählt wurden. Durch diese Anordnung wurde ein Streuung erreicht, daß sich die mittleren Strömungsgeschwindigkeiten in diesen Kanälen 23 und 9 nur noch etwa um 5 % unterscheiden, während ohne die Strömung beieinflussende Einbauten bei

._ einem Abstand vom 100 mm zwischen der Ofenwand und

Chargenseitenfläche die Strömungsgeschwindigkeiten in diesem Kanal im Vergleich zu der in den Kanälen 9 zwischen den Bolzenreihen etwa das 1,5fache beträgt. Die erfindungsraäßige Maßnahme beträgt somit eine weitgehende Angleiohung der mittleren Strömungsgeschwindigkeiten in den verschiedenen Kanälen, womit sich infolge der dann auch etwa gleichen Wärmeübergangsziffern eine hervorragende Vergleichmäßigung im Aufheizverhalten am Rand und in der Mitte der Charge ergibt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Variante der Erfindung. Bei dieser Anordnung sind die Elemente nicht fest an der Seitenwand angeordnet, sondern die jalousierartig angeordneten Klappen 25 können nach dem Einfahren der

Charge in den Ofen von außen über einen hydraulich oder 30

pneumatisch beriebenen Zylinder 26 und einen Hebel 27 verstellt werden. Bei sehr erheblichen Anforderungen an die Genauigkeit der erzielten Temperatur können die Klappen auch der Form der Bestandteile der Charge angepaßt werden, so daß hier gleiche Strömungsverhältnisse wie innerhalb der Charge erreicht werden können. Bei runden Aluminumbarren können bsw. die Klappen 25

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halbrund ausgebildet sein. An den Stirnseiten der Aluminiurabarren ist es jedoch zweckmäßiger, die Klappen gerade zu belassen.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn an de© bewegbaren Ende der Klappen Anschläge 28 angebracht sind, die einen bestimmten Mindestspalt sicherstellen» O®r Antriebszylinder 26 ist zweckmäßig federbelastet, so daß er bei einer Wärmeausdehnung des zu behandelnden Gutes nachgeben kann und der Mindestspalt erhalten bleibt.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß bei einer anderen Luftumwälzung die Elemente in dem Spalt so angeordnet sein müssen, daß sie sich senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft befinden. Beispeilsvfelse bsi einer Längsumt-iälzung der Luft müssen die Elooente senkrecht angeordnet sein.

Claims

635/81 & Ansprüche

1. Industrieofen mit Luftumwälzung für Wänaebehand~ lungsverfahren mit hoher T<9Eip©raturgleicfamäßigkeit innerhalb einer zu behandelnden Charge, die derart angeordnet oder mit Hilf© von Zwischenlagen so gestapelt ist, daß die umgewälzte haue Luft die Charge allseitig gut umspült, dadurch gekennzeichnet₉ da® in dem Raum (8,10) zwischen der Charge (1) und den Ofenwänden (7, 29) den Luftstrom beeinflußande Elemente (Hindernisse, Leitbleche ο»dgl» 22 „ 25) angeordnet sind»

2. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum (8) zwischen der· Charge (1) und der Ofeninnenwand (7, 29) den Luftstrom beeinflußende Elemente (22) starr angeordnet sind»

3. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum (8₉ 10) zwischen der Charge (1) und der Offeninnnwand (7₉29) den Luftstrom beeinflußende Elemente (25) beweglich (soB= verschwenkbar) angeordnet sind.

M. Industrieofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Luftstrom beeinflußenden Elemente in ihrer Form der Form der Charge (1) angepaßt sind,,

5. Industrieofen nach einem odsr oehreren der Ansprüche T bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den

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Luftstrom beeinfluflenden Elemente senkrecht zur Luftströmung angeordnet sind.