DE4437683C2 - Verfahren und Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbunden - Google Patents
Verfahren und Ofenanlage zur Wärmebehandlung von DrahtbundenInfo
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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 Federstahl
drähten 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 Drahtprodukte wesentlich bestimmenden Wärmebe
handlung 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 Drahtbundstapels auf und der so entstandene Stauraum
bewirkt, daß die Ofengase durch die einzelnen Drahtwindungen hinausströmen. 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 verrutschen die Windungen des Drahtbundes durch die bei der Rollenförderung auftreten
den Erschütterungen, so daß es zu einer Verschiebung der Drahtbunde und damit zu einem teilweisen Verschlie
ßen des Aufstauraumes der Aufprall-Heizgasströmung oder gerade bei hohen Drahtbunden mit hochliegendem
Schwerpunkt gar zu einem Umkippen der Drahtbunde kommen kann. Vor allem erfordert aber der Druckauf
bau im Innenhohlraum schwerer 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 gleich
mäßige Wärmebehandlung verhindert. Ferner beeinflußt die ständige Belüftung des Rollenherdofens beim
Einsetzen der kalten und Ausfahren der erwärmten Drahtbunde die Wärmebehandlung derart, daß eine definier
te und gleichmäßige Gefüge- und Oberflächenbeschaffenheit 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 Oberflächenbe
schaffenheit der Drahtbunde verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbun
den zu schaffen, durch die ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen bzw. Abkühlender 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 Tempe
raturbeaufschlagung 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 tangential 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
"aerodynamische Kegel" sich im Zentrum des Drahtbundes bildet und den Drahtbund gleichmäßig mit umströ
mender Heißluftströmung beaufschlagt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Frischgaszufuhr über die wesentliche 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 Zufuhreinrich
tungen, um die Gleichmäßigkeit weiter zu erhöhen, wobei in den meisten Anwendungsfällen eine zweifache
Zuführung ausreichen wird.
Vorzugsweise sind dabei die Zufuhreinrichtungen des Frischgases gleichmäßig über den Umfang des Ofenrau
mes 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" genutzt, der die Gasströmung nach oben fördert. Die Wärme des ausströmen
den heißen Gases kann in einem Wärmetauscher genutzt 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 Temperaturen über 760°C die Frischgaszufuhr durch
die Zufuhreinrichtungen beendet, um eine Beschädigung der Gebläse zu vermeiden.
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
Ofenanlage 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
Temperatur 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
Verfahrens weist die Merkmale des Anspruchs 10 auf. Durch den
als Parallelströmung eingeführten Heißgasstrom wird, wie oben
beschrieben, die Wirbelströmung und dadurch der sich bildende
"aerodynamische Kegel" erzeugt. Da das heiße Ofengas durch den
"aerodynamischen Kegel" nach oben aus dem Innenraum des
Drahtbundes abgeführt wird, ist 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 koaxial mit der Achse des
Drahtbundes angeordnet.
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 einen eine
geschlossene Grundfläche des Hohlzylinders erzeugt. Zum
anderen wird ein gleichmäßiger Transport ohne die Gefahr des
Verschiebens 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 Zufuhrein
richtungen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des
Ofenraumes verteilt angeordnet sind, um die Gleichmäßigkeit
der Wirbelströmung zu erhöhen.
Die Zufuhreinrichtungen weisen gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung 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.
In Weiterbildung der Erfindung sind in der Ofenwand zusätzli
che Brenner vorgesehen, über die durch Wärmestrahlung
zusätzliche Energie zuführbar ist.
Vorzugsweise sind mehrere Brenner übereinander in Brennerreihen angeordnet, die sich über die wesentliche
Höhe des Drahtbundes erstrecken, wobei mehrere, insbesondere zwei Brennerreihen 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 Wärmebehandlung in der Aufheiz- bzw. Abkühlzone
des ersten Ofenraumes nicht bei der Entnahme des wärmebehandelten Drahtbundes wieder zunichte gemacht
wird, ist dem ersten Ofenraum, in dem die Wärmebehandlung der Drahtbunde erfolgt, ein zweiter 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 Drahtbun
des bringen, so daß bei der Überführung des Drahtbundes zur Entnahmevorrichtung 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 zweiten Ofenraum. Somit
kann beim Verfahren des Wagenherdes keine Umgebungsluft in den zweiten Ofenraum einströmen.
Aus dem gleichen Grund sind bei einer Weiterbildung der Erfindung 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 geschlitzt, 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, unab
hängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ofenanlage und
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Aufheiz- bzw. Abkühlzone der Ofenanlage bei abgenommener Deckwand.
Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, weist eine erfindungsgemäße 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) ausgebildet.
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 senkrechte Lage aufsteht. Die Palette 3 mit dem Drahtbund 1 wird mittels der Kippvorrichtung 2 auf einem
verfahrbaren Wagenherd 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
Bezugszeichen A bezeichneten Aufnahmeposition.
Der Drahtbund 1 wird nun über den Wagenherd 4 in horizontaler Richtung in eine Wärmebehandlungsposi
tion B in einen ersten Ofenraum 5 verfahren. Anschließend wird eine Ofentür 6 geschlossen, damit die Wärmebe
handlung nicht durch Außenluft gestört wird.
In den Ofenraum 5 wird nun über Schlitze 7 Heißgas derart eingebracht, daß eine den Drahtbund 1 umkreisen
de Wirbelströmung entsteht. Die Wirbelströmung ist in Fig. 2 durch Kreise angedeutet. Die Schlitze 7 erstrecken
sich dabei mindestens über die gesamte Höhe des Drahtbundes 1, so daß sich über die gesamte Höhe des
Ofenraums 5 eine gleichmäßige Wärmeverteilung ergibt. Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt sind zwei
derartige Schütze 7 diametral gegenüberliegend in der Ofenwand vorgesehen, wobei die Heißgasströmung als
Parallelströmung tangential zu der rotierenden Wirbelströmung eingebracht wird.
Durch die sich ergebenden Druckverhältnisse wird ein radiales Eintreten der heißen Ofengase durch die
Windungen des Drahtbundes 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 Wirbelströmung einen sogenannten "aerodyna
mischen Kegel" 9 bildet. Die Spitze dieses Kegels 9 liegt im Mittelpunkt der geschlossenen Seite des Hohlzylin
ders und der Kegel 9 selbst baut sich koaxial in dem Zylinder auf. Aufgrund der vorhandenen Drücke werden die
Strömungswiderstände in dem Kegel überwunden 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 Vergü
tungsstahle oder höchstens bis 760°C.
Ist eine Wärmebehandlung mit höheren Temperaturen erforderlich, 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 übereinander angeordnet (vgl. Fig. 1) und zwei derartige
Brennerreihen 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 "aerodynamischen 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 Wirbelströmung 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 entsprechende
Kippvorrichtung 14 angeordnet, über welche die Palette 3 mit dem Drahtbund 1 aufgenommen wird. Um
Temperatureinflüsse auf den wärmebehandelten Drahtbund 1 aus zuschließen, wird der zweite Ofenraum 13 mit
der Kippvorrichtung 14 vor dem Öffnen der Ofentür 12 auf eine dem ersten Ofenraum 5 annähernd entsprechen
de 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 Umge
bungsluft beim Verfahren des Drahtbundes 1 vermieden werden.
Anschließend kann eine Ofentür 16 geöffnet werden, die Kippvorrichtung 14 gekippt und der Drahtbund 1
über einen nicht dargestellten Entnahmehaken von der Kippvorrichtung 14 entnommen und ggf. weiteren
Behandlungstationen zugeführt werden.
Nachfolgend wird eine Beispielrechnung einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen
Drahtbund angeführt.
Ein 2000 kg schwerer Drahtbund aus Stahl wird erfindungsgemäß wärmebehandelt. Die Berechnung be
schränkt sich hierbei auf den konvektiven Wärmeaustausch, bei dem auf erfindungsgemäße Weise eine Wirbel
strömung in dem Ofenraum und dem Drahtbund erzeugt wird. Von folgenden Werten wird ausgegangen:
Ofengasstrom tangential und parallel zum Wirbelzylinder () = 72000 Bm3/h (Bm3 - Betriebskubikmeter).
Damit ergeben sich folgende Werte:
Strömungsquerschnitt der Ofengase beim tangentialen Eintritt in den Ofen
Strömungsquerschnitt der Ofengase beim tangentialen Eintritt in den Ofen
F = H(ra - ri) = 2(1,0 - 0,8)m2 = 0,4 m2
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 gleichwertigen 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 Wirbelströmung ist in einem Ofen bspw. mittels eines
Radialventilators mit einer Leistung von 100 kW, der für Temperaturen bis nahe 800°C ausgelegt ist, möglich.
Damit ist eine Druckerhöhung im Strömungskreislauf von etwa 280 mm Wassersäule erreichbar, was nach
vorliegenden Erfahrungen für die Überwindung der Widerstände der Drahtbunderwärmung ausreicht.
Mit der Erfindung kann demgemäß ein Wärmeaustausch durchgeführt werden, der sowohl hinsichtlich der
Ofengasströme in Größenordnungen von 50000 bis 100000 Bm3/h als auch hinsichtlich 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 Wärmeübergangszahl von 93 W/m2K wirksam wird. Eine gleiche
Effektivität läßt sich für Abkühlungsvorgänge und Temperaturwechsel-Behandlungen erreichen.
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
AAufnahmeposition
BWärmebehandlungsposition
CEntnahmeposition
AAufnahmeposition
BWärmebehandlungsposition
CEntnahmeposition
Claims (21)
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) koaxial 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 gekennzeichnet, 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, insbesondere 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 Wärmetau
schers zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung von Ofentem
peraturen über 760°C zusätzliche Brenner (10) oder dgl. zugeschaltet werden, über die durch Wärmestrah
lung zusätzliche Wärme zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen über 760°C die Frischgaszu
fuhr durch die Zufuhreinrichtungen beendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizzone (5) der
Ofenanlage während der Wärmebehandlung gegenüber der Umgebung abgeschlossen wird, und daß der
wärmebehandelte Drahtbund (1) vor der Entnahme in einen zweiten Ofenraum (13) überführt wird, in
welchem eine Entnahmevorrichtung (14) angeordnet ist und der auf eine etwa der Temperatur der Aufheiz
zone (5) entsprechende Temperatur gebracht wurde.
10. Ofenanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 9 mit einem ersten Ofenraum (5), in
welchem die aufgestellten Drahtbunde (1) mit Ofengasen
wärmebehandelt 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, und daß in einer
oberen Abschlußwand des Ofens (5) koaxial zu der Achse des
Drahtbundes (1) ein Abführrohr (11) vorgesehen ist, über
welches der Ofengasstrom nach außen abgeführt und bspw. dem
Kreislauf eines Wärmetauschers zugeführt wird.
11. Ofenanlage nach Anspruch 10 mit einer Transportvor
richtung, 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 Ansprüch 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Ofenwand zusätzliche Brenner (10)
vorgesehen sind, über die durch Wärmestrahlung zusätzliche
Energie zuführbar ist.
15. Ofenanlage nach Anspruch 14, 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
vorgesehen sind.
16. Ofenanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Brennerreihen jeweils zwischen den Zufuhr
einrichtungen für das Frischgas vorgesehen sind.
17. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß dem ersten Ofenraum (5), in dem die
Wärmebehandlung der Drahtbunde (1) erfolgt, ein zweiter
Ofenraum (13) zugeordnet ist, in dem eine Entnahmevorrichtung
(14) vorgesehen ist, und daß in dem zweiten Ofenraum (13)
Wärmezufuhreinrichtungen, insbesondere Brenner (15), vor
gesehen sind.
18. Ofenanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Wagenherd (4) im wesentlichen über den ersten und
zweiten Ofenraum (5, 13) erstreckt.
19. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Ofenraum (5, 13)
über Ofentüren (6, 12, 16) verschließbar sind.
20. Ofenanlage nach Anspruch 11, 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.
21. Ofenanlage nach Anspruch 20, 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
ermöglichen.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944437683 DE4437683C2 (de) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Verfahren und Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbunden |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944437683 DE4437683C2 (de) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | Verfahren und Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Drahtbunden |
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DE4437683C1 DE4437683C1 (de) | 1996-01-25 |
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DE19949070C1 (de) * | 1999-10-12 | 2001-02-08 | Sorayapour Soraya | Verfahren zur Herstellung von Stahldraht mit hoher Druck- und Zugfestigkeit und Anordnung derartiger Stahldrähte für die Anwendung im Stahlbau |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE3035032C1 (de) * | 1980-09-17 | 1982-08-26 | Stahlwerke Röchling-Burbach GmbH, 6620 Völklingen | Verfahren zum Waermebehandeln von Drahtbunden und Durchlaufofen zur Durchfuehrung des Verfahrens |
-
1994
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Patent Citations (1)
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DE3035032C1 (de) * | 1980-09-17 | 1982-08-26 | Stahlwerke Röchling-Burbach GmbH, 6620 Völklingen | Verfahren zum Waermebehandeln von Drahtbunden und Durchlaufofen zur Durchfuehrung des Verfahrens |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Brunklaus,H.: Industrieöfen Bau und Betrieb. 5. neubearb. und erw. Aufl. Essen: Vulkan-Verlag, 1986, S.466 * |
DE-Z: Draht 1978, H. 1, S. 5-8 * |
Prospekt Aichelin Industrieofenbau "Vertikalöfen Typ V" vom November 1982, S.4 und 5 * |
Also Published As
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