DE3444038A1

DE3444038A1 - Haubenofen und verfahren zum waermebehandeln von behandlungsgut

Info

Publication number: DE3444038A1
Application number: DE19843444038
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 3392 Clausthal-Zellerfeld Pötke; Sahibzada Dr.-Ing. 4270 Dorsten Saeed-Ur Rahman Laiguddin
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 1986-06-05

Description

Haubenofen und Verfahren zum Wärmebehandeln von
Behandlungsgut Die Erfindung betrifft einen Haubenofen und ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Behandlungsgut, insbesondere zum Weichglühen von in Etagen übereinander angeordneten Blechwickeln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 7.
Bei der Wärmebehandlung von Behandlungsgut sind meist sehr enge Temperaturtoleranzen vorgegeben. Insbesondere wenn die Behandlungstemperatur nahe der Temperatur liegt, bei der Beschädigungen des Behandlungsgutes auftreten können, wird die Verfahrensdauer durch vorsichtiges Heranfahren an den Temperaturgrenzwert unerwünscht verlängert. Am Beispiel des Weichglühens von Blechwickeln wird dies erläutert.
Das Weichglühen mit der damit verbundenen Gefügeänderung von Blechen ist erforderlich, um die Bleche als Tiefziehbleche z.B. in der Autoindustrie verwenden zu können. Die Bleche mit Stärken von 0,15 bis 1 mm werden in Wickeln von ca. 2,6 m Durchmesser von den Blechwalzwerken angeliefert. Die Wickel werden in einem etwa 50 bis 60 Stunden dauernden Prozeß in Haubenöfen bei ca. 700"C weichgeglüht. Die Aufheizphase dauert in herkömmlichen Verfahren ca. 8 bis 10 Stunden. Häufig sind die Lieferkapazitäten für weichgeglühtes Blech durch diese lange Prozeßdauer begrenzt. Die eigentliche Glühphase ist nicht abkürzbar, auch nicht durch Erhöhung der Temperatur.
Eine Verkürzung der Aufheizphase durch überhöhte Temperaturen der Schutzgasatmosphäre war bisher nicht möglicht, weil dadurch in unvermeidbare Weise die äußeren Lagen einzelner Blechwickel überhitzt und unbrauchbar geworden wären.
Aufgabe der Erfindung ist, einen Haubenofen und ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Behandlungsgut, insbesondere zum Weichglühen von Blechwickeln anzugeben, mit denen die Aufheizphase und damit die Prozeßdauer ohne Behandlungsgutausschuß oder -verlust beachtlich verkürzt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Haubenofen erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer örtlichen Überhitzung des Behandlungsgutes wenigstens der den unteren Teil des Behandlungsgutes aufnehmende Abschnitt der Behandlungskammer von Wärmedämmitteln umschlossen ist. Die Erfindung fügt also zwischen Brenner und dem diesem am nächsten gelegenen Teil des Behandlungsguts eine wärmedämmende Barriere ein, die die konzentrierte Wärmestrahlung der Schutzhaube von den brennernahen Teilen des Behandlungsgutes abhält und dadurch dort eine Überhitzung bei überhöhten -Temperaturen in der Aufheizphase verhindert.
In bevorzugter Ausführung sieht die Erfindung als Wärmedämmittel wenigstens eine Schicht aus wärmedämmendem Material auf der Oberfläche der Schutzhaube vor. Diese Schicht, die beispielsweise aus hoch hitzebeständigem keramischem Fasermaterial besteht, kann in Weiterbildung der Erfindung von dem brennernahen unteren Bereich nach oben kontinuierlich oder gestuft dünner werden. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der den unteren Teil des Behandlungsgutes aufnehmende Abschnitt der Behandlungskammmer von einer ersten Wärmedämmschicht und der darüberliegende, einen weiteren Teil des Behandlungsgutes aufnehmende Abschnitt der Behandlungskammer von einer zweiten Wärmedämmschicht umschlossen ist und daß die erste Wärmedämmschicht einen höheren Wärmedämmwert als die zweite Wärmedämmschicht hat.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Wärmedämmschicht an der Außenfläche der Schutzhaube angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Wärmedämmschicht innen an der Schutzhaube angebracht sein, wobei die innere Wärmedämmschicht gegen Beschädigungen beim Aufsetzen der Haube vorzugsweise durch nach innen über die Wärmedämmschicht überstehende vertikal verlaufende Rippen geschützt ist.
Diese besondere Ausbildung des Haubenofens mit Schutz vor allem des unteren, brennernahen Teils des Behandlungsgutes gegen Überhitzung schafft die Voraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Aufheizphase die Schutzgasatmosphäre auf einen um 30 bis 60"C über der Behandlungstemperatur liegenden Grenzwert aufgeheizt wird und daß bei Erreichen des Grenzwertes die Heizleistung des wenigstens einen Brenners herabgesetzt wird, um die Behandlungsphase einzuleiten. Auf diese Weise wird der bisher zum Schutz des Behandlungsguts gegen Überhitzen stets sehr flache, asymptotische und damit zeitaufwendige Annäherungsbereich der Aufheizphase an die Behandlungstemperatur entscheidend verkürzt. Die gesamte Behandlungszeit z.B. zum Weichglühen von Blechwickeln kann dadurch bis zu 10% verkürzt werden.
Infolgedessen sind Bedarfsspitzen und Kapazitätserhöhungen bis zum 10% durch einfache Maßnahmen an bestehenden Haubenöfen der eingangs genannten Gattung beherrschbar, ohne daß neue Haubenöfen installiert werden müssen. Die Investitionskosteneinsparung ist beachtlich.
Der erfindungsgemäße Haubenofen bzw. das damit durchführbare Verfahren sind mit ähnlichen Vorteilen auch bei übereinander gestapelten Barren oder Körben zur Aufnahme von Werkstücken anwendbar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Haubenofens in Verbindung mit dem Weichglühen von Blechwickeln näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Hauben mit im Haubenofen in Etagen angeordneten Blechwickeln; und Fig. 2 eine schematische Teilansicht von oben auf den Haubenofen gemäß Figur 1 mit Darstellung der tangential in die äußere Heizhaube einlaufenden Brennergehäuse.
Der in Figur 1 teilweise vertikal geschnittene Haubenofen 1 weist eine äußere Heizhaube 2, eine von der Heizhaube mit Abstand umschlossene innere Schutzhaube 3, tangential in den Ringraum 20 zwischen den beiden Hauben 2 und 3 im bodennahen Bereich einmündende Brenner 4 (Figur 2) und ein Gebläse 5 auf, das eine in der Behandlungskammer 30 im Inneren der Schutzhaube 3 befindliche Schutzgasatmosphäre während der Behandlung ständig umwälzt. In der Behandlungskammer 30 sind drei Blechwickel 6a, 6b und 6c, abgestützt auf Abstandshaltern 7, in drei Etagen übereinander angeordnet. Die Schutzhaube 3 besteht aus hochfestem hitzebeständigem Stahl.
Die Brenner 4 münden etwa in Höhe der Unterseite des untersten Blechwickels 6a in den ringförmigen Heizraum 20. Der Verbrennungsgasausstoß der Tangentialbrenner ist so, daß die Verbrennungsgase wendelförmig von unten nach oben durch die Ringkammer 20 strömen und die von dem Gebläse umgewälzte Schutzgasatmosphäre in der Behandlungskammer 30 über die Schutzhaube 3 erwärmen. Das Schutzgas, das beispielsweise aus 96% N2, Rest H2 besteht, strömt über die Blechwickel, heizt diese auf und hält sie über die Glühdauer auf einer Behandlungstemperatur von ca. 695 + 5"C. Die Abgase werden im Bereich des Haubendoms durch einen schematisch dargestellten Abgasstutzen 8 aus dem Haubenofen abgezogen. Die Schutzgastemperatur wird über einen Temperaturfühler 9 gemessen und durch Änderung der Heizleistung des Brenners im Verlauf der Glühbehandlung geeignet geregelt.
Insoweit ist der beschriebene Haubenofen herkömmlicher Ausbildung.
An der Außenseite der Schutzhaube 3 sind in gestufter Anordnung zwei Wärmedämmschichten 11 und 1 2 vorzugsweise aus hoch hitzebeständigem keramischen Fasermaterial angebracht. Beide Wärmedämmschichten 11 und 12 umschließen den unteren Bereich der Behandlungskammer 30 und dämmen vor allem die Strahlungswärme der ebenfalls im unteren Bereich angeordneten Brenner 4, die sich ohne die Dämmschichten 11 und 12 vor allem auf den nächstgelegenen untersten Blechwickel 6a, aber auch auf den darüberliegenden Wickel 6b konzentrieren würde. Der den untersten Blechwickel 6a umgebende Abschnitt der Schutzhaube 3 ist von einer zweilagigen Wärmedämmschicht 11, 12 umschlossen, während die Schutzhaube 3 in Höhe des darüberliegenden Blechwickels 6b nur von der Wärmedämmschicht 12 umschlossen ist.
Die Wärmedämmwirkung ist dementsprechend in dem dem untersten Blechwickel 6a benachbarten Abschnitt der Schutzhaube 3 am stärksten und demgegenüber im Bereich der allein wirksamen Wärmedämmschicht 12 verringert. In dem dem obersten Blechwickei 6c benachbarten Abschnitt der Schutzhaube 3 ist keine Wärmedämmschicht vorgesehen.
Die tusbildung und Anordnung der Wärmedämmschichten 11 und 12 schafft die Voraussetzung für eine Verfahrensführung derart, daß die Schutzgasatmosphäre in der Aufheizphase über die Glühtemperatur aufgeheizt werden kann, um die Blechwickel 6a bis 6c möglichst rasch auf die Glühtemperatur zu bringen. Die Wärmedämmschichten 11 und 12 sorgen dafür, daß keine örtliche Überhitzung der vor allem gefährdeten brennernahen Blechwickel 6a und 6b auftritt. Dadurch läßt sich die Aufheizphase und damit die gesamte Prozeßdauer wesentlich verkürzen. Der Grenzwert der Schutzgastemperatur kann auf diese Weise auf ca.
740"C eingestellt werden, wenn die Glühtemperatur ca. 700C beträgt.

Claims

Patentansprüche 1. Haubenofen zum Wärmebehandeln von Behandlungsgut, insbesondere zum Weichglühen von in Etagen übereinander angeordneten Blechwickeln, mit einer über das Behandlungsgut gestülpten, eine Behandlungskammer begrenzenden Schutzhaube, einer die Schutzhaube mit Abstand umschließenden Heizhaube und wenigstens einem den bodennahen Bereich des Ringraumes zwischen den beiden Hauben beaufschlagenden Brenner zur Erzeugung der Behandlungswärme, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer örtlichen Überhitzung des Behandlungsgutes wenigstens der den unteren Teil des Behandlungsgutes (6a) aufnehmende Abschnitt der Behandlungskammer (30) von Wärmedämmitteln (11, 12) umschlossen ist.
2. Haubenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schicht (12) aus wärmedämmendem Material auf der Oberfläche der Schutzhaube (3) angeordnet ist.
3. Haubenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmedämmende Material keramisches Fasermaterial ist.
4. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den unteren Teil (6a) des Behandlungsgutes aufnehmende Abschnitt der Behandlungskammer (30) von einer ersten Wärmedämmschicht (11, 12) und der darüberliegende, einen weiteren Teil (6b) des Behandlungsgutes aufnehmende Abschnitt der Behandlungskammer (30) von einer zweiten Wärmedämmschicht (12) umschlossen ist und daß die erste Wärmedämmschicht (11, 12) einen höheren Wärmedämmwert hat als die zweite Wärmedämmschicht (12).
5. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmschicht (11, 12) an der Außenfläche der Schutzhaube (3) angeordnet ist.
6. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenzeichnet, daß eine Wärmedämmschicht (11, 12) innen an der Schutzhaube (3) angebracht ist und gegen Beschädigungen beim Aufsetzen der Haube (3) durch nach innen über die Wärmedämmschicht überstehende vertikal verlaufende Rippen geschützt ist.
7. Verfahren zum Wärmebehandeln von Behandlungsgut, insbesondere zum Weichglühen von Blechwickeln in einem Haubenofen, bei dem mehrere Blechwickel in Etagen übereinander in eine abgeschlossene Wärmebehandlungskammer eingesetzt werden, die Wärmebehandlungskammer mit einem Schutzgas gefüllt und über eine die Wärmebehandlungskammer umschließende Schutzhaube von wenigstens einem Brenner aufgeheizt wird, dessen Verbrennungsgase im bodennahen Bereich des Haubenofens eintreten, wobei die Heizleistung des Brenners in Abhängigkeit von der Schutzgastemperatur geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Haubenofens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in der Aufheizphase die Schutzgasatmosphäre auf einen um 30 bis 60"C über der Behandlungstemperatur liegenden Grenzwert aufgeheizt wird und daß bei Erreichen des Grenzwertes die Heizleistung des Brenners herabgesetzt wird, um die Behandlungsphase einzuleiten.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert 35 bis 45"C über der Behandlungstemperatur liegt.