DE3147993C2

DE3147993C2 - Metall-Glühofen

Info

Publication number: DE3147993C2
Application number: DE3147993A
Authority: DE
Inventors: Akira Musashino Aizawa; Osamu Mitaka Takeuchi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1981-05-21
Filing date: 1981-12-04
Publication date: 1986-01-02
Also published as: GB2099120A; FR2506442A1; JPS639002B2; DE3147993A1; JPS57192215A; FR2506442B1; GB2099120B; US4469314A

Abstract

Bei einem Ofen zum Erhitzen von Brammen, Knüppeln oder Luppen vor ihrem Warmwalzen kann eine völlige Ausnutzung der thermischen Energie sichergestellt werden, und die Werkstücke können gleichförmig auf eine gewünschte Walztemperatur erhitzt werden.

Description

3 4

Glühofens gemäß einer ersten Ausführungsform der Er- ße des Glühofens 2 und von den Beheizungsbedingun-

findung; gen.

Fig.2 den Querschnitt nach der linie Π-ΙΙ in der Wie die Fig.l und 2 zeigen, werden die von oben F i g. 1; wirkenden Verbrennungsvorrichtungen in einer Matrix-F i g. 3 einen Längsschnitt einer Verbrennungsvor- 5 anordnung eingebaut, d. h, wie F i g. 2 erkennen läßt, es richtung für den in F i g. 1 und 2 dargestellten Ofen; werden mehr als eine obere Verbrennungsvorrichtung F i g. 4 einen Teil-Längsschnitt eines Ofens gemäß ei- angeordnet oder in der Richtung der Ofenbreite nebenner zweiten Ausführungsform nach der Erfindung; einandergesetzt sowie mit geeignetem Abstand zuein-F ig. 5 den Querschnitt nach der Linie V-V in der ander vorgesehen. Das bedeutet, daß eine große Anzahl F i g. 4; ίο von Brennern geringer Größe eingebaut werden kann, F i g. 6 einen Längsschnitt einer Verbrennungsvor- die demzufolge auch mit relativ geringen Heiztemperarichtung für den in F i g. 4 und 5 dargestellten Ofen. türen dennoch die gewünschte Gleichförmigkeit in der Beider in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungs- Temperaturverteüung im Ofen sicherstellen können, form werden Metallgegenstände 1 in einem Glüh- oder Mit anderen Worten heißt das, daß es leicht ist, die Warmhalteofen 2 mittels eines Traggestells 3 in der 15 geforderte gleichmäßige Temperaturverteilung auch Richtung des Pfeils 4 bewegt Eine Mehrzahl von in bei relativ niedrigen Heiztemperaturen aufrechtzueraxialer Richtung des Ofens mit Abstand zueinander an- halten.

geordnete Verbrennungsvorrichtungen weisen jeweils Bei der zweiten, in den F i g. 4 bis 6 gezeigten Ausfüh-

einen oberen Brenner (Deckenbrenner) 5 und ein sich rungsform des Erfindungsgegenstandes erstrecken sich

durch die Decke 9 des Ofens 2 erstreckendes Strah- 20 von unten wirkende Verbrennungsv,^/richtungen, die

lungsrohr 6 auf. Untere Brenner (Unterbrenner) 7 sind jeweils aus einem Unterbrenner 1 sowie einem Strah-

durch die Seitenwände des Ofens 2 in diesen hinein lungsrohr 6'zusammengesetzt sind, durch den Boden 12

gerichtet und liegen an Stellen unterhalb der Bewe- des Ofens.

gungsbahn der Gegenstände 1, die fortlaufend und ste- Wie F i g. 6 zeigt, ist das Strahlungsrohr 6' annähernd tig durch den Ofen 2 bewegt werden, wobei sie von den 25 V-förmig gebogen, so daß eine Austrittsöffnung 10 bzw. Verbrennungsvorrichtungen (Decken- und Unterbren- der diese enthaltende Endabschnitt in Längsrichtung ner) beheizt werden. des Ofens ausgerichtet ist Deshalb können wie im Fall Die von oben einwirkenden Verbrennungsvorrich- der ersten Ausführungsform die Flammen und Verbrentungen bestehen, wie F i g. 3 zeigt, aus dem Brenner 5 nungsprodukte zu gewünschten Bereichen im Ofen 2 und dem Strahlungsrohr 6, das derart gebogen ist, daß 30 hin unter die erhitzten Gegenstände gerichtet werden, sein austrittsseitiger Endabschnitt im wesentlichen in Der abgebogene Abschnitt eines V-förmigen Strah-Ofenlängsrichtung ausgerichtet ist, wie Fig. 2 erkennen lungsrohres 6' wird von einem Stützglied oder -block 13 if läßt Das etwa V-förmig gebogene Strahlungsrohr 6 auf einem gegenüber dem Ofenboden 12 höheren Ni-Ri wird von einem von der Decke 9 herabhängenden Auf- veau gehalten, so daß eine Beschädigung des Strahp hänger 8 gehalten. 35 lungsrohres durch auf dem Ofenboden abgelagerte verif Wie F i g. 2 und 3 zeigen, ist der Winkel, den die Achse schiedenartige Substanzen vermieden werden kann.
Il des unteren oder austrittsseitigen abgebogenen Endab- Durch die Decke des Ofens 2 erstrecken sich Decken- Φ Schnitts des Strahlungsrohres 6 mit der Lotrechten 1 brenner 14.

Il bildet, 90° oder kleiner als 90°. Falls es erforderlich oder Bei der Bewegung der erhitzten Gegenstände 1 mit ;';; vorteilhaft ist, kann ein gerades Strahlungsrohr, unter 40 Hilfe des diese abstützenden Traggestells 3 in Richtung ;; einem passenden Winkel gegenüber der Lotrechten 1 des Heils 4 durch den Ofen werden die oberen Teile der : i geneigt, die Decke 9 durchsetzen. Gegenstände von den Deckenbrennern 14 und die unte-Wie oben gesagt wurde, besteht die von oben wirken- ren Teile der Gegenstände durch die von unten wirkende Verbrennungsvorrichtung aus einer Kombination den Verbrennungsvorrichtungen (Unterbrenner 11 und ft. von Brenner 5 und Strahlungsrohr 6. Das Verbren- 45 Strahlungsrohre 6') erhitzt

nungs- oder Luft-Brennstoff-Gemisch wird durch den Wie die Fig.6 zeigt, wird das Verbrennungs- oder

Brenner 5 ausgestoßen und in dem Strahlungsrohr 6 Luft-Brennstoff-Gemischs vom Brenner 11 ausgestoßen

verbrannt; die Flammen sowie Verbrennungsprodukte und in dem Strahlungsroh·· 6' verbrannt, so daß die

werden an der Austrittsöffnung 10 des Strahlungsrohres Flammen und Verbrennungsprodukte an der Austritts-

6 entgegen der Bewegungsrichtung der zu erhitzenden 50 öffnung 10 entgegen der Bewegungsrichtung der zu er-

j*- Gegenstände 1 in den Ofen 2 eingeblasen. Wenn die hitzenden Gegenstände 1 austreten und zu vorbestimm-

Flammen und Verbrennungsprodukte durch das Strah- ten Bereichen im Ofen 2 strömen.

; lungsrohr 6 strömen, so heizen sie dieses also auf, und sie Die Austrittsöffnung 10 des Strahlungsrohres 6' wird

treten an vorbestimmten Stellen oder Bereichen in den vorzugsweise in bezug zu dessen Achse unter einem

Ofen 2 eia Die Folge davon ist, daß die erhitzen Gegen· 55 geeigneter. Winkel derart abgeschrägt, daß der obere

stände 1 bei ihrer Bewegung in Richtung des Pfeils 4 auf Teil — gesehen in der vom Brenner 11 ausgehenden

dem Traggestell 3 durch den Ofen 2 an ihren oberen Strömung — länger ist als der in der unteren Hälfte

Flächen durch die von oben wirkenden Verbrennungs- befindliche Teil. Dadurch kann das Eindringen von Zun-

, vorrichtungen (Brenner 5 sowie Strahlungsrohr 6) und derteilchen od. dgl, die von den erhitzten Gegenstän-

an ihren unteren Flächen von den Unterbrennern 7 be- 60 den 1 abfallen, in das Strahlungsrohr 6' und weiter zum

K heizt werden. Brenner 11 unterbunden werden.

Für Heiztemperaturen unterhalb 1000⁰C werden die Die Vorteile und Wirkungen des Erfindungsgegen-Strahlungsrohre 6 vorzugsweise aus einem hitzebestän- Standes können, wie folgt, zusammengefaßt werden:
.· digen Stahl gefertigt, für 1000° C übersteigende Heiztemperaturen werden jedoch Strahlungsrohre aus kera- 65 1. Die von oben und unten wirkenden Verbrennungsmischen Werkstoffen, z. B. Siliziumkarbid, vorgezogen. vorrichtungen bestehen jeweils aus einem Brenner Die Länge der Strahlungsrohre 6 wird in geeigneter sowie aus einem Strahlungsrohr, das so ausgerich-Weise gewählt, und zwar in Abhängigkeit von der Grö- tet ist daß die Flammen und Verbrennungsproduk-

ίο

te in der Längsrichtung des Ofens strömen. Das Strahlungsrohr dient dabei als eine die Hitze wieder zurückstrahlende Quelle. Das hat zur Folge, daß die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung — insbesondere in der Oferilängsrichtung — sichergestellt werden kann, so daß ein wirkungsvolles Erhitzen der Gegenstände erreicht wird. Da das Strahlungs- oder Heizrohr als eine ruckstrahlende Quelle dient, kann die Teilung zwischen den von oben wirkenden Verbrennungsvorrichtungen vergrößert werden, so daß man mit einer geringeren Anzahl von von oben her wirkenden Verbrennungsvorrichtungen auskommt, wodurch die Gestehungskosten für die Anlage vermindert werden können.

Die Kitze wird von den Strahlungsrohren, die massive ROckstrahlquellen darstellen, zurückgestrahlt, so daß der Wirkungsgrad in der wärmeübertragung gesteigert werden kann. Das hat zum Ergebnis, daß es nicht notwendig ist, mehr oder zusätzlichen Brennstoff zu verbrennen, jo daß eine Energieersparnüs erzielt wird. Da ferner die Gegenstände gleichmäßig erhitzt werden, wird ihre Qualität gesteigert

Die Strahlungsrohre haben offen« Austritte, so daß die Flammen und Verbrennungiiprodukte zu gewünschten Bereichen des Ofens hin gerichtet werden können, wodurch folglich die Wärmeübertragung durch Berührung verbessert werden kann. Damit wird zugleich eine wirksame Ausnutzung der Verbrennungsprodukte erreicht. Die Anzahl und die Abmessungen hinsichtlich Durchmesser und Länge der Strnhlungsrohre können frei gewählt werden, so daß die beste oder optimale Anordnung der Brenner bzw. Verbrennungsvorrichtungen är. Abhängigkeit von der Größe des Ofens und von den erforderlichen Heizbedingungen erhalten werden kann. Mit den oben angeordneten Strahlungsrohren wird erreicht: «o

a) die Ofendecke kann eben ausgebildet werden, so daß die obere Konstruktion des Glühofens vereinfacht werden kann und demzufolge eine einfache Wartung gesichert ist, was insgesamt eine erhöhte Sicherheit zur Folge hat;

b) die von oben wirkenden Verbrennungsvorrichtungen sind gegen Schäden durch Zunderteilchen od. dgL, die von den erhitzten Gegenständen abfallen, geschützt, so daß der Glühoder Heizbetrieb nicht nachteilig beeinflußt wird, vielmehr sehr wirksam durchgeführt werden kann.

Mit den unten angeordneten Strahlungsrohren wird erreicht:

a) Der Ofenboden kann eben ausgebildet werden und von einfacher Konstruktion sein, so daß eine einfache Wartung gesichert ist; darüber hinaus kann eine erhöhte Sicherheit gewährleistet werden, da Hitzestau vermindert wird;

b) im Gegensatz zu Metall-Glüh- oder Warmhalteöfen nach dem Stand der Technik ist es nicht erforderlich, am Ofenboden Sättel und Täler auszubilden, so daß der Temperaturabfa!! des erhitzten Materials an solchen Sätteln vermieden werden kann;

c) durch die Strahlungsrohre können die Flammen so gerichtet werden, dlaß ein Auftreffen auf das Traggestell für die Gegenstände ver-

hindert werden kann, wodurch das Ausbrennen oder Überhitzen der Träger auf e:n Minimum herabgesetzt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Decke sowie den Seitenwänden des Ofens mehr als Patentansprache: 1000C beträgt, wobei der mittige Bereich die nied rigere Temperatur hat Wenn die Feuerungslei-

1. Metall-Glühofen mit einer Mohrzahl von Heiz- stung oder die Wärme- bzw. Verbrennungsmenge vorrichtungen, deren jede aus einem Brenner sowie s gedrosselt werden, so wird dementsprechend auch einem mit dem Brenner verbundenen, die Verbren- die Energie, mit der das Brenngemisch durch die nungsprodukte gegen einen vorbestimmten Bereich'. Düsen ausgestoßen wird, herabgesetzt .Das hat zur des Ofens hin leitenden, Wärme abgebenden Rohr Folge, daß die Flanvneaausbreitung durch üe Turbesteht, das einen von einer Wand des Ofens ausge- bulenzströmungen der Verbrennungsprodukte im henden, an den Brenner anschließenden Eintrittsab- io Ofen weitgehend gestört wird, so daß der Tempeschnitt und einen diesem gegenüber abgewinkelten raturunterschied noch weiter erhöht und daraus Austrittsabschnitt, dessen Längsachse parallel zur folgend die Temperaturverteilung in weitem Maße Längsachse des Ofens verläuft, aufweist, dadurch und aufs Geratewohl verändert wird,
gekennzeichnet, daß mehrere als Wärme -) Wegen der Störung in der Flammenausbreitung rückstrahlende Körper ausgebildete Rohre (6, 6'), 15 werden die zu behandelnden Gegenstände einer deren Austrittsöffnungen (10) entgegen der Bewe- örtlichen Erhitzung und/oder Überhitzung ausgegungsrichtung der zu erhitzenden Gegenstände (1) setzt, so daß deren Qualität vermindert w«rd, oder gerichtet sowie unterhalb und/oder oberhalb dieser eine größere Menge an Brennstoff verbrannt wer-Gegenstäpri« angeordnet sind, Ober die Breite und den muß als eigentlich erforderlich ist, was zu Ener-Länge desCfens verteilt sind, und daß bei jedem der 20 gieverlusten führt.

Rohre (6,6") der Austrittsabschnitt gegenüber dem

Eintrittsabschnitt unter einem Winkel von höchstens Es ist auch ein Tunnelofen bekannt (DE-AS

90° abgebogen ist 24 52193), bei dem die der Wärmebehandlung zu unter-

2. Ofen nach Anspruch l_r dadurch gekennzeichnet werfenden Gegenstände durch Berührung beheizt werdaß die Austrittsöffnungen (10) von unterhalb der zu 25 den. Hierbei werden an den Seitenwänden des Ofens erhitzenden Gegenstände (1) angeordneten Rohren hinter Abschirmungen angeordnete Heizelemente an-(60 gegegenüber der Lotrechten geneigt sind, wobei gewendet die einen Brenner und eine lotrechte Rohrder obere Rand der Austrittsöffnung über den unte- strecke sowie eine S-förmige Rohrkrümmerstrecke umren Rand vorragt fassen. Die Austrittsöffnung oder Mündung der Heiz-

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 30 elemente liegt an deren höchster Stelle. Da die Heizelezeichnet dab die Strahlung abgebenden Rohre (6,60 mente hinter den Abschirmungen angeordnet sind, kön-IUS einem hitzebestämügen SvJu bestehen. nen sie auf die zu behandelnden Gegenstände keine

4. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- Strahlungswärme übertragen, sie erwärmen lediglich zeichnet daß die Strahlung abgebenden Rohre (6,60 die von einem Ventilator im Ofen umgewälzte Luft aus einem Keramikmaterial bestehen. 35 durch Berührung, also konvektiv.

Im Hinblick auf den Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Glühofen zu schaffen, bei dem eine Wärmestrahlung abgebende Körper derart angewendet werden, daß die geforderte Gleich-40 förmigkeit der Temperaturverteiluni, im Ofen aufrecht-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Metall-Glüh- erhalten wird und Einsparungen an Energie erreicht oder Warmhalteofen der im Patentanspruch 1 angege- werden können, wobei eine gleichmäßige Erwärmung benen Gattung. der zu behandelnden Gegenstände gewährleistet wird,

Metall-Glühöfen nach dem Stand der Technik sind im damit deren Qualität verbessert werden kann, und zuallgemeinen von der direkt-befeuerten Bauart, wobei 45 gleich eine völlige Ausnutzung der Verbrennungspro-Brenner dazu dienen, einen Brennstoff unmittelbar zu dukte sichergestellt wird.

verbrennen. Für die Direkt-Befeuerung sind zwei Arten Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen

zu unterscheiden, nämlich zum einen die Deckenbren- Glühofen durch die im kennzeichnenden Teil des Paner-Bauart und zum anderen die Seitenbrenner-Bauart tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst
wobei in den Ofenseitenwänden die Brenner angeord- 50 Gemäß der Erfindung werden mehrere als Wärme net sind. Beiden Bauarten ist gemeinsam: rückstrahlende Körper ausgebildete Rohre über die

Länge sowie Breite des Ofens verteilt und jedes dieser

a) Bei der Direkt-Befeuerung wird die Wärme von Rohre hat einen Austrittsabschnitt der nur eine Abbiedem gasförmigen Wärmestrahlungskörper über- gung gegenüber dem Eintrittsabschnitt hat deren Wintragen, d. h. von Flammen, die heiße Gase sind und 55 kel 90° nicht Oberschreitet Dieser Austrittsabschnitt in bezug auf die Fähigkeit Wärme zu übertragen, wirkt dann tatsächlich auf die im Ofen zu behandelnden den festen oder massiven Wärmestrahlungskör- Gegenstände als Strahlungskörper, womit vor allem die pern unterlegen sind. Das hat zur Folge, daß es am Ende der folgenden Beschreibung unter 1. und 2. äußerst schwierig ist die geforderte Gleichförmig- herausgestellten Vorteile und Wirkungen in bezug auf keit in der Ofentemperatur tatsächlich sieherzustel- μ gleichförmige Temperaturverteilung und Energieerlen, sparnis bei gesteigerter Qualität der beheizten Gegen-

b) In jüngerer Zeit wurde die Größe solcher Glüh- stände zu erreichen sind.

oder Warmhalteöfen gesteigert Bei einem Ofen Die Patentansprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Wei-

von mehr als 30 m Länge und mehr als 10 m Breite terbildungen des erfindungsgemäßen Metall-Glühofens können die Flammen selbst bei höheren Fortpflan- 65 zum Gegenstand.

Zungsgeschwindigkeiten den mittigen Bereich des Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeich-

Ofens nicht erreichen, so daß der Temperaturun- nungen an Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt
terschied zwischen dem mittigen Bereich und der F i g. 1 einen Längsschnitt eines Warmhalte- oder