DE4437683C1

DE4437683C1 - Verfahren und Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbunden

Info

Publication number: DE4437683C1
Application number: DE19944437683
Authority: DE
Inventors: Sorayapour Dr Ing Soraya
Original assignee: LUBETZKI DIETER DIPL ING
Current assignee: LUBETZKI DIETER DIPL ING
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2014-10-22
Also published as: DE4437683C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Drahtbunden sowie eine Ofenanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die industriellen Einsatzmöglichkeiten von Drahtringen aus Stahl und NE-Metallen nehmen ständig zu. Diese Drahtprodukte werden bspw. zu Verbindungselementen aus Kaltstauchdrähten oder Federn aus Federstahldrähten verarbeitet. Hierfür ist es erforderlich, daß die vorvergüteten Drahtendprodukte exakte und vor allem gleichmäßige Eigenschaften aufweisen. Da die Drahtringe, die bspw. gewalzt werden, zu großen Drahtbunden aufgewickelt werden, die bei Drahtlängen von häufig über 2 km ein Gewicht von 2 bis 3 t und eine Höhe von bis zu 2 m aufweisen können, ist bei der die Eigenschaften der Draht produkte wesentlich bestimmenden Wärmebehandlung darauf zu achten, daß diese gleichmäßig über die gesamte Höhe des Drahtbundes erfolgt. Aufgrund der Drahtringgeometrie tritt dabei der Anteil der Wärmeleitung und -strahlung gegenüber dem der Konvektion stark zurück, so daß vor allem die Konvektion der Ofengase in der Aufheizzone einer Ofenanlage über den gesamten Drahtbund gleichmäßig erfolgen sollte. Von entscheidender Bedeutung sowohl in wärmetechnischer als auch metallurgischer Hinsicht ist dabei der Wärmeaustausch unterhalb von 760°C.

Zu diesem Zweck wurde in der DE-C 30 35 032 eine Ofenanlage vorgeschlagen, bei dem ein senkrecht auf einem Palettenrost stehender Drahtbundstapel über einen Rollengang in einen Rollenherdofen eingebracht wird. Über Gasbrenner wird das Ofengas erhitzt und durch zwei vertikal gegenüberliegende Gebläse angesaugt und mit gerichteter Strömung beidseitig von oben und unten in den Drahtbundstapel eingeblasen. Dadurch baut sich ein gleichmäßiger Druck in dem Hohlraum des Draht bundstapels auf und der so entstandene Stauraum bewirkt, daß die Ofengase durch die einzelnen Drahtwindungen hinausströ men. Die den Drahtbundstapel durchströmenden Ofengase werden durch eine Schutzwand angesaugt, den Gebläsen zugeführt und wieder in das Innere des Drahtbundstapels eingeblasen. Bei den heutzutage immer schwerer werdenden Drahtbunden und sich erhöhenden Drahtbundhöhen kann jedoch keine gleichmäßige Wärmeübertragung mehr gewährleistet werden. Zum einen verrut schen die Windungen des Drahtbundes durch die bei der Rollen förderung auftretenden Erschütterungen, so daß es zu einer Verschiebung der Drahtbunde und damit zu einem teilweisen Verschließen des Aufstauraumes der Aufprall-Heizgasströmung oder gerade bei hohen Drahtbunden mit hochliegendem Schwer punkt gar zu einem Umkippen der Drahtbunde kommen kann. Vor allem erfordert aber der Druckaufbau im Innenhohlraum schwe rer und hoher Drahtbunde sehr große Gasströme, so daß die Wärmebehandlung derartiger Drahtbunde in dem bekannten Ofen nicht wirtschaftlich durchführbar ist. Hinzu kommt, daß die verfahrensbedingte Ungleichheit der Prallströmung von oben und unten, die bei niedrigeren Drahtbunden noch tolerierbar ist, sich bei den heutzutage verwendeten hohen Drahtbunden stark erhöht und dadurch eine gleichmäßige Wärmebehandlung verhindert. Ferner beeinflußt die ständige Belüftung des Rollenherdofens beim Einsetzen der kalten und Ausfahren der erwärmten Drahtbunde die Wärmebehandlung derart, daß eine definierte und gleichmäßige Gefüge- und Oberflächenbeschaf fenheit des Drahtproduktes nicht gewährleistet werden kann.

Auch aus der DRAHT-Fachzeitschrift 1978/1, S. 5 bis 8 ist ein Drahtbundglühofen bekannt, bei der die Drahtbunde über einen Rollenherd durch eine Ofenanlage transportiert werden. In dem Ofen sorgen starke Umwälzventilatoren für einen verbesserten Wärmeübergang auf die Drahtbundcharge. Auch hierbei treten jedoch die oben erwähnten Nachteile auf, die eine definierte und gleichmäßige Gefüge- und Oberflächenbeschaffenheit der Drahtbunde verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbunden zu schaffen, durch die ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen bzw. Abkühlen der Drahtbunde ermöglicht wird und eine definierte und gleichmäßige Gefüge- und Oberflächenbeschaffenheit des Drahtendproduktes erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, daß eine Wirbelströmung in einem einseitig verschlossenen Hohlzylinder einen sogenannten "aerodynamischen Kegel" bildet. Die Spitze dieses Kegels liegt im Mittelpunkt der geschlossenen Seite den Hohlzylinder bildenden Drahtbundes und der Kegel selbst baut sich koaxial in dem Drahtbund auf. Bei Vorliegen der zur Überwindung der Strömungswiderstände in dem Kegel notwendigen Drücke wird die umlaufende Wirbelströmung im Zylinder fortgeführt. Dadurch wird eine gleichmäßige Temperaturbeaufschlagung des gesamten Drahtbundes erreicht und Aufwärmungs- und Abkühlungszyklen mit einer Genauigkeit von besser als ± 2 K ermöglicht. Der Wärmeaustausch liegt dabei stets im Konvektivbereich der Erwärmung bzw. Abkühlung und im α-Gebiet der Vergütungsstähle bei einer Temperatur von höchstens 760°C. Hierbei wird dem im Ofenraum kreisenden hohlzylinderförmigen Gasstrom tangen tial ein Frischgasstrom zugeführt. Dieser Heißgasstrom wird als Parallelströmung so in den Ofenraum eingeführt, daß die Achse des Drahtbundes die Achse des Wirbelstromzylinders wird. Dadurch wird sichergestellt, daß der sich bildende "aerodyna mische Kegel" sich im Zentrum des Drahtbundes bildet und den Drahtbund gleichmäßig mit umströmender Heißluftströmung be aufschlagt.

Erfindungsgemäß erfolgt die Frischgaszufuhr über die wesent liche Höhe des Drahtbundes, so daß sich eine gleichmäßige Wärmebeaufschlagung des Drahtbundes über seine gesamte Höhe ergibt.

Bei einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens erfolgt die Frischgaszufuhr über mehrere Zufuhreinrichtungen, um die Gleichmäßigkeit weiter zu erhöhen, wobei in den meisten An wendungsfällen eine zweifache Zuführung ausreichen wird.

Vorzugsweise sind dabei die Zufuhreinrichtungen des Frisch gases gleichmäßig über den Umfang des Ofenraumes verteilt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Ofengasstrom axial aus dem Innenraum des Drahtbundes nach außen abgeführt und bspw. dem Kreislauf eines Wärmetauschers zugeführt. Auch hierbei wird der "aerodynamische Kegel" ge nutzt, der die Gasströmung nach oben fördert. Die Wärme des ausströmenden heißen Gases kann in einem Wärmetauscher ge nutzt werden, der Teil des Erwärmungskreislaufes ist.

Ist eine Wärmebehandlung mit Temperaturen erforderlich, die über 760°C liegen, so kann dies nicht mehr mit einer rein konvektiven Erwärmung durch die umgewälzte Wirbelströmung erfolgen, da das Gebläse unter diesen hohen Temperaturen leiden würde. Für diesen Fall werden daher erfindungsgemäß zusätzliche Brenner oder dgl. zugeschaltet, über die durch Wärmestrahlung zusätzliche Wärme zugeführt werden kann.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens wird bei Tempera turen über 760° C die Frischgaszufuhr durch die Zufuhrein richtungen beendet, um eine Beschädigung der Gebläse zu ver meiden.

Um Einflüsse von außen auf die Wärmebehandlung zu vermeiden und den Erfolg der gleichmäßigen Wärmebehandlung bei der Entnahme des wärmebehandelten Drahtbundes nicht zu gefährden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Aufheizzone der Ofen anlage während der Wärmebehandlung gegenüber der Umgebung abgeschlossen wird, und daß der wärmebehandelte Drahtbund vor der Entnahme in einen zweiten Ofenraum überführt wird, in welchem eine Entnahmevorrichtung angeordnet ist und der auf eine etwa der Temperatur der Aufheizzone entsprechende Tempe ratur gebracht wurde. Dadurch wird sichergestellt, daß der Drahtbund beim Ausfahren aus der Aufheizzone und Kontakt mit der Entnahmevorrichtung keine unerwünschten Gefügeumwand lungen erfährt.

Eine Ofenanlage zur Durchführung des oben beschriebenen Ver fahrens weist einen Ofenraum auf, in welchem die aufgestell ten Drahtbunde mit Ofengasen wärmebehandelt werden, wobei in der Ofenwand Zufuhreinrichtungen vorgesehen sind, über welche Frischgas tangential zu einem den Drahtbund umkreisenden Gasstrom in den Ofenraum eingeführt wird. Durch den als Par allelströmung eingeführten Heißgasstrom wird, wie oben be schrieben, die Wirbelströmung und dadurch der sich bildende "aerodynamische Kegel" erzeugt.

Wie oben beschrieben ist für die Erzeugung eines "aerodyna mischen Kegels" ein einseitig geschlossener Hohlzylinder notwendig. Bei der bekannten Ofenanlage wird der Drahtbund aber auf einer nach unten offenen Rollenbahn befördert, so daß die gewünschten aerodynamischen Bedingungen nicht ohne weiteres herstellbar sind. Gemäß einer bevorzugten Ausgestal tung der Erfindung weist daher die Erfindung einen Wagenherd auf, auf welchem der Drahtbund bspw. unter Zwischenschaltung einer Palette absetzbar ist. Damit wird zum einem eine ge schlossene Grundfläche des Hohlzylinders erzeugt. Zum anderen wird ein gleichmäßiger Transport ohne die Gefahr des Ver schiebens der Drahtringe oder des Umfallens der Drahtbunde ermöglicht, da die bei einem Rollentransport hervorgerufenen Erschütterungen vermieden werden. Außerdem wird ein stabiler Stand des Drahtbundes während der Wärmebehandlung gewähr leistet.

Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere zwei Zufuhreinrich tungen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Ofen raumes verteilt angeordnet sind, um die Gleichmäßigkeit der Wirbelströmung zu erhöhen.

Die Zufuhreinrichtungen weisen gemäß einer bevorzugten Ausge staltung der Erfindung Schlitze auf, die sich wenigstens über die wesentliche Höhe des Drahtbundes erstrecken und durch die mit Hilfe eines Gebläses Frischgas in den Ofenraum eingeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß über die gesamte Höhe des Drahtbundes eine gleichmäßige Wärmebehandlung erfolgt.

Da das heiße Ofengas durch den "aerodynamischen Kegel" nach oben aus dem Innenraum des Drahtbundes abgeführt wird, ist erfindungsgemäß in einer oberen Abschlußwand des Ofens ein Abführrohr vorgesehen, über welches der Ofengasstrom nach außen abgeführt und bspw. dem Kreislauf eines Wärmetauschers zugeführt wird.

Um die Wirbelströmung nicht zu stören, ist das Abführrohr erfindungsgemäß koaxial mit der Achse des Drahtbundes an geordnet.

In Weiterbildung der Erfindung sind in der Ofenwand zusätzli che Brenner vorgesehen, über die durch Wärmestrahlung zusätz liche Energie zuführbar ist.

Vorzugsweise sind mehrere Brenner übereinander in Brennerrei hen angeordnet, die sich über die wesentliche Höhe des Draht bundes erstrecken, wobei mehrere, insbesondere zwei Brenner reihen gleichmäßig über den Umfang des Ofenraumes verteilt vorgesehen sind.

Aus Platzgründen und um eine gleichmäßige Wärmezufuhr zu ermöglichen, sind die Brennerreihen jeweils zwischen den Zufuhreinrichtungen für das Frischgas vorgesehen.

Um zu gewährleisten, daß der Erfolg der gleichmäßigen Wärme behandlung in der Aufheiz- bzw. Abkühlzone des ersten Ofen raumes nicht bei der Entnahme des wärmebehandelten Draht bundes wieder zunichte gemacht wird, ist dem ersten Ofenraum, in dem die Wärmebehandlung der Drahtbunde erfolgt, ein zwei ter Ofenraum zugeordnet, in dem eine Entnahmevorrichtung vorgesehen ist sowie Wärmezufuhreinrichtungen, insbesondere Brenner. Dadurch läßt sich der zweite Ofenraum in etwa auf die Temperatur des wärmebehandelten Drahtbundes bringen, so daß bei der Überführung des Drahtbundes zur Entnahmevorrich tung keine Gefüge- oder Oberflächenveränderungen erfolgen.

Um einen Wärmeaustausch mit der Umgebung beim Überführen des Drahtbundes in den zweiten Ofenraum zu verhindern, erstreckt sich der Wagenherd im wesentlichen über den ersten und zwei ten Ofenraum. Somit kann beim Verfahren des Wagenherdes keine Umgebungsluft in den zweiten Ofenraum einströmen.

Aus dem gleichen Grund sind bei einer Weiterbildung der Er findung der erste und/oder der zweite Ofenraum über Ofentüren verschließbar, so daß die Wärmeströmungsbedingungen im Ofen nicht von außen gestört werden.

Ein einfaches Aufsetzen bzw. Abnehmen der Drahtbunde auf/von dem Wagenherd wird erfindungsgemäß durch eine Kippvorrichtung ermöglicht, die zur besseren Aufnahme der Drahtbunde als Halbschale ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist die Halbschale der Kippvorrichtung ge schlitzt, um einem Transporthaken oder dgl. das Absetzen bzw. Entnehmen des Drahtbundes auf/von der Kippvorrichtung zu ermöglichen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den An sprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ofen anlage und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Aufheiz- bzw. Abkühlzone der Ofenanlage bei abgenommener Deckwand.

Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, weist eine erfin dungsgemäße Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbunden 1 eine erste Kippvorrichtung 2 auf, mit welcher der Drahtbund 1 aus einer nicht dargestellten waagrechten Lage in die für die Wärmebehandlung gewünschte senkrechte Position gekippt werden kann. Zur besseren Aufnahme der Drahtbunde 1 ist die Kippvorrichtung 2 als Halbschale (nicht dargestellt) ausge bildet. Die Halbschale kann geschlitzt sein, um ein Angreifen eines nicht dargestellten Transporthakens oder dgl. an dem Drahtbund 1 zu ermöglichen.

Die Kippvorrichtung 2 ist mit einer Palette 3 bestückt, auf welcher der Drahtbund 1 nach der Überführung in die senkrech te Lage aufsteht. Die Palette 3 mit dem Drahtbund 1 wird mittels der Kippvorrichtung 2 auf einem verfahrbaren Wagen herd 4 abgesetzt. Durch Absenken der Kippvorrichtung 2 wird die Palette 3 freigegeben und ist mit dem Wagenherd 4 in der durch Pfeile dargestellten waagrechten Richtung verfahrbar. Die Übergabe des Drahtbundes 1 von der Kippvorrichtung 2 auf den Wagenherd 4 erfolgt an der in der Zeichnung mit dem Be zugszeichen A bezeichneten Aufnahmeposition.

Der Drahtbund 1 wird nun über den Wagenherd 4 in horizontaler Richtung in eine Wärmebehandlungsposition B in einen ersten Ofenraum 5 verfahren. Anschließend wird eine Ofentür 6 ge schlossen, damit die Wärmebehandlung nicht durch Außenluft gestört wird.

In den Ofenraum 5 wird nun über Schlitze 7 Heißgas derart eingebracht, daß eine den Drahtbund 1 umkreisende Wirbel strömung entsteht. Die Wirbelströmung ist in Fig. 2 durch Kreise angedeutet. Die Schlitze 7 erstrecken sich dabei min destens über die gesamte Höhe des Drahtbundes 1, so daß sich über die gesamte Höhe des Ofenraums 5 eine gleichmäßige Wär meverteilung ergibt. Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, sind zwei derartige Schlitze 7 diametral gegenüberliegend in der Ofenwand vorgesehen, wobei die Heißgasströmung als Par allelströmung tangential zu der rotierenden Wirbelströmung eingebracht wird.

Durch die sich ergebenden Druckverhältnisse wird ein radiales Eintreten der heißen Ofengase durch die Windungen des Draht bundes 1 in den Innenraum des Drahtbundes 1 in den Innenraum des Drahtbundes 1 erzwungen, wie durch die radialen Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist.

Da der Drahtbund 1 über die Palette 3 auf dem Wagenherd 4 aufsteht, nach oben hin aber nicht abgedeckt ist, bildet er einen einseitig verschlossenen Hohlzylinder, in dem die Wir belströmung einen sogenannten "aerodynamischen Kegel" 9 bil det. Die Spitze dieses Kegels 9 liegt im Mittelpunkt der geschlossenen Seite des Hohlzylinders und der Kegel 9 selbst baut sich koaxial in dem Zylinder auf. Aufgrund der vorhande nen Drücke werden die Strömungswiderstände in dem Kegel über wunden und der Strömungsvorgang der umlaufenden Wirbelströ mung wird fortgeführt. Hierbei erfolgt der Wärmeaustausch stets konvektiv und die den Drahtbund 1 bildenden Drahtringe aus Stahl oder NE-Metallen werden gleichmäßig wärmebehandelt. Dadurch ist eine Aufwärmungs- bzw. Abkühlungsgenauigkeit von ± 2 K erreichbar. Die Wärmebehandlung erfolgt im α-Gebiet der Vergütungsstahle oder höchstens bis 760°C.

Ist eine Wärmebehandlung mit höheren Temperaturen erforder lich, so wird die Frischgaszuführung durch die Schlitze 7 unterbrochen, da die Gebläse bei solch hohen Temperaturen Schaden nehmen würden und sich außerdem keine rein konvektive Wärmeübertragung ermöglichen läßt. Statt dessen werden in dem Ofenraum 5 vorgesehene Brenner 10 zugeschaltet, die über Wärmestrahlung eine höhere Temperatur erzeugen können. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sind mehrere Brenner 10 über einander angeordnet (vgl. Fig. 1) und zwei derartige Brenner reihen diametral gegenüberliegend in der Wand des Ofenraums 5 angeordnet (vgl. Fig. 2). Die Brenner 10 sind dabei den Schlitzen 7 der Frischgaszufuhreinrichtungen gegenüberliegend angeordnet.

Durch den sich bei der Wirbelströmung ergebenden "aerodyna mischen Kegel" 9 wird das heiße Ofengas nach oben aus dem Innenraum 8 des Drahtbundes 1 geführt, über ein in der Decke des Ofenraums 5 vorgesehenes Abführrohr 11 aus dem Ofenraum 5 abgeführt und einem nicht dargestellten Wärmetauscher, der Teil des Erwärmungskreislaufs ist, zugeführt. Um die Wirbel strömung nicht zu stören, ist das Abführrohr 11 koaxial mit dem Drahtbund 1 und dem "aerodynamischen Kegel" 9 angeordnet.

Nach Abschluß der Wärmebehandlung in dem ersten Ofenraum 5 wird eine der Ofentür 6 gegenüberliegende weitere Ofentür 12 geöffnet und der Drahtbund 1 über den Wagenherd 4 in eine Entnahmeposition C in einem zweiten Ofenraum 13 verfahren. In dem zweiten Ofenraum 13 ist eine der Kippvorrichtung 2 ent sprechende Kippvorrichtung 14 angeordnet, über welche die Palette 3 mit dem Drahtbund 1 aufgenommen wird. Um Tempera tureinflüsse auf den wärmebehandelten Drahtbund 1 aus zu schließen, wird der zweite Ofenraum 13 mit der Kippvorrich tung 14 vor dem Öffnen der Ofentür 12 auf eine dem ersten Ofenraum 5 annähernd entsprechende Temperatur gebracht. Dies kann z. B. über Brenner 15 erfolgen. Aus demselben Grund erstreckt sich der Wagenherd 4 auch über beide Ofenräume 5, 13, so daß negative Strömungseinflüsse durch eintretende Umgebungsluft beim Verfahren des Drahtbundes 1 vermieden werden.

Anschließend kann eine Ofentür 16 geöffnet werden, die Kipp vorrichtung 14 gekippt und der Drahtbund 1 über einen nicht dargestellten Entnahmehaken von der Kippvorrichtung 14 ent nommen und ggf. weiteren Behandlungstationen zugeführt wer den.

Nachfolgend wird eine Beispielrechnung einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen Drahtbund angeführt.

Beispiel

Ein 2000 kg schwerer Drahtbund aus Stahl wird erfindungsgemäß wärmebehandelt. Die Berechnung beschränkt sich hierbei auf den konvektiven Wärmeaustausch, bei dem auf erfindungsgemäße Weise eine Wirbelströmung in dem Ofenraum und dem Drahtbund erzeugt wird. Von folgenden Werten wird ausgegangen:

Ofengasstrom tangential und parallel zum Wirbelzylinder () = 72 000 Bm³/h (Bm³ - Betriebskubikmeter).

Damit ergeben sich folgende Werte:

Strömungsquerschnitt der Ofengase beim tangentialen Eintritt in den Ofen

F = H (r_a-r_i) = 2 (1,0-0,8)m² = 0,4 m²

Geschwindigkeit der Ofengase beim Eintritt in den Ofen

Staudruck

Druckunterschied des äußeren Strömungszylinders mit r_a = 1,0 m zum inneren Strömungszylinder mit r_i = 0,8 m

Der sich mit 54,6 mm Wassersäule ergebende Druckunterschied in Richtung zum Drahtbundaußenmantel ist das Resultat der Wirbelströmung und treibt die Ofengase durch die Windungen der Drahtbunde und zwar in einer für jede Windung gleich wertigen Weise. Der "aerodynamische Kegel" weist aufgrund der Ringgeometrie eine maximale Strömungsaustrittsfläche von

und eine Austrittsgeschwindigkeit der wärmeausgetauschten Ofengase von

Eine Realisierung der oben beispielhaft beschriebenen Wirbel strömung ist in einem Ofen bspw. mittels eines Radialventila tors mit einer Leistung von 100 kW, der für Temperaturen bis nahe 800°C ausgelegt ist, möglich. Damit ist eine Druck erhöhung im Strömungskreislauf von etwa 280 mm Wassersäule erreichbar, was nach vorliegenden Erfahrungen für die Über windung der Widerstände der Drahtbunderwärmung ausreicht.

Mit der Erfindung kann demgemäß ein Wärmeaustausch durch geführt werden, der sowohl hinsichtlich der Ofengasströme in Größenordnungen von 50 000 bis 100 000 Bm³/h als auch hin sichtlich der erreichbaren Drücke und Geschwindigkeiten weit über dem bisher möglichen liegt. Mit den oben ermittelten Werten läßt sich die Erwärmungszeit bspw. für Stahldrähte mit Durchmessern von 10 mm und 20 mm auf äußerst niedrige Werte von 14 bzw. 31 Minuten reduzieren, wobei eine Wärmeübergangs zahl von 93 W/m²K wirksam wird. Eine gleiche Effektivität läßt sich für Abkühlungsvorgänge und Temperaturwechsel-Be handlungen erreichen.

Bezugszeichenliste

1 Drahtbund
2 Kippvorrichtung
3 Palette
4 Wagenherd
5 erster Ofenraum
6 Ofentür
7 Schlitze
8 Innenraum
9 "aerodynamischer Kegel"
10 Brenner
11 Abführrohr
12 Ofentür
13 zweiter Ofenraum
14 Kippvorrichtung
15 Brenner
16 Ofentür
A Aufnahmeposition
B Wärmebehandlungsposition
C Entnahmeposition

Claims

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von stehenden Drahtbunden (1) in einer Ofenanlage, wobei die Drahtbunde (1) mit Hilfe von umgewälzten Ofengasen einer konvektiven Wärmeübertragung ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem im Ofenraum (5) kreisenden hohlzylinderförmigen Gasstrom tangential ein Frischgasstrom zugeführt wird, und daß die Ofengase in Form einer die Drahtbunde (1) umströmenden Wirbelströmung geführt werden, wobei ein radiales Eintreten der Ofengase durch die Windungen des Drahtbundes (1) in das Innere (8) des Drahtbundes (1) erzwungen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale Frischgasstrom in einem Temperaturbereich unterhalb von ca. 760°C in den Ofenraum (5) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Frischgaszufuhr über die wesentliche Höhe des Drahtbundes (1) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischgaszufuhr über mehrere, ins besondere zwei Zufuhreinrichtungen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtungen des Frischgases gleichmäßig über den Umfang des Ofenraumes (5) verteilt sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofengasstrom axial aus dem Innenraum (8) des Drahtbundes (1) nach außen abgeführt und bspw. dem Kreislauf eines Wärmetauschers zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung von Ofentemperaturen über 760°C zusätzliche Brenner (10) oder dgl. zugeschaltet wer den, über die durch Wärmestrahlung zusätzliche Wärme zuge führt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen über 760°C die Frischgaszufuhr durch die Zufuhreinrichtungen beendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizzone (5) der Ofenanlage wäh rend der Wärmebehandlung gegenüber der Umgebung abgeschlossen wird, und daß der wärmebehandelte Drahtbund (1) vor der Ent nahme in einen zweiten Ofenraum (13) überführt wird, in wel chem eine Entnahmevorrichtung (14) angeordnet ist und der auf eine etwa der Temperatur der Aufheizzone (5) entsprechende Temperatur gebracht wurde.

10. Ofenanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem ersten Ofenraum (5), in wel chem die aufgestellten Drahtbunde (1) mit Ofengasen wärmebe handelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ofenwand Zufuhreinrichtungen vorgesehen sind, über welche Frischgas tangential zu einem den Drahtbund (1) umkreisenden Gasstrom in den Ofenraum (5) eingeführt wird.

11. Ofenanlage nach Anspruch 10 mit einer Transportvorrich tung, über die die Drahtbunde (1) für die Wärmebehandlung in einen ersten Ofenraum (5) einbringbar sind und anschließend wieder aus dem Ofenraum (5) entfernbar sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Transportvorrichtung einen Wagenherd (4) aufweist, auf welchem der Drahtbund (1) bspw. unter Zwischen schaltung einer Palette (3) absetzbar ist.

12. Ofenanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß mehrere, insbesondere zwei Zufuhreinrichtungen vorgesehen sind, die gleichmäßig über den Umfang des Ofenrau mes (5) verteilt angeordnet sind.

13. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtungen sich wenigstens über die wesentliche Höhe des Drahtbundes (1) erstreckende Schlitze (7) aufweisen, durch die mit Hilfe eines Gebläses Frischgas in den Ofenraum (5) eingeführt wird.

14. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oberen Abschlußwand des Ofens (5) ein Abführrohr (11) vorgesehen ist, über welches der Ofengasstrom nach außen abgeführt und bspw. dem Kreislauf eines Wärmetauschers zugeführt wird.

15. Ofenanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Abführrohr (11) koaxial zu der Achse des Drahtbundes (1) angeordnet ist.

16. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ofenwand zusätzliche Brenner (10) vorgesehen sind, über die durch Wärmestrahlung zusätzliche Energie zuführbar ist.

17. Ofenanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brenner (10) übereinander in Brennerreihen angeordnet sind, die sich über die wesentliche Höhe des Drahtbundes (1) erstrecken, und daß mehrere, insbesondere zwei Brennerreihen gleichmäßig über den Umfang des Ofenraumes (5) verteilt vor gesehen sind.

18. Ofenanlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Brennerreihen jeweils zwischen den Zufuhr einrichtungen für das Frischgas vorgesehen sind.

19. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Ofenraum (5), in dem die Wär mebehandlung der Drahtbunde (1) erfolgt, ein zweiter Ofenraum (13) zugeordnet ist, in dem eine Entnahmevorrichtung (14) vorgesehen ist, und daß in dem zweiten Ofenraum (13) Wärme zufuhreinrichtungen, insbesondere Brenner (15), vorgesehen sind.

20. Ofenanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wagenherd (4) im wesentlichen über den ersten und zweiten Ofenraum (5, 13) erstreckt.

21. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Ofenraum (5, 13) über Ofentüren (6, 12, 16) verschließbar sind.

22. Ofenanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbund (1) über Kippvorrichtungen (2, 14) auf dem Wagenherd (4) absetzbar bzw. von diesem entnehmbar ist, und daß die Kippvorrichtungen (2, 14) zur Aufnahme der zylinder förmigen Drahtbunde (1) als Halbschalen ausgebildet sind.

23. Ofenanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen der Kippvorrichtungen (2, 14) geschlitzt sind, um einem Transporthaken das Absetzen bzw. Entnehmen des Drahtbundes (1) auf/von der Kippvorrichtung (2, 14) zu er möglichen.