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Verfahren zum Betrieb von Glühöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Betrieb von Öfen mit Glühtöpfen, die zum Blankglühen, Anlassen usw. Verwendung
finden.
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Es ist bekannt, daß z. B. beim Blankglühen von Metallen das Gut nicht
nur während des Glühens, sondern auch beim Abkühlen vor atmosphärischer Luft geschützt
werden muß. Dies erfolgt in der Regel durch eine Schutzgashülle. Das Gut muß infolgedessen
auch während des Abkühlens im Glühtopf verbleiben, es darf also, um Oxydation zu
vermeiden, erst im erkalteten Zustand dem Topf entnommen werden. Der Abkühlverlauf
ist vor allem, je näher die Temperatur des Gutes sich der Außentemperatur nähert,
sehr langsam. Man hat schon manche Wege beschritten, den Abkühlverlauf zu beschleunigen,
um den Glühtopf möglichst bald wieder für einen neuen Glühprozeß zur Verfügung zu
haben. Meistens versuchte man, den Abkühlvorgang durch Umwälzung der heißen Glühtopfgase
und Vorbeiführung dieser nach dem Glühvorgang an Kühlschlangen, Kühlrippen u. dgl.
zu erreichen. Man mußte aber die Geschwindigkeit der Gasumwälzung dem Gas selbst
überlassen, wobei der Wärmeübergang auf das Kühlsystem zunächst mehr oder weniger
stürmische Umwälzung der Gase hervorruft, bei zunehmendem Temperaturausgleich nach
thermodynamischen Grundsätzen aber immer langsamer erfolgt. Man hat auch schon versucht,
durch mechanische Mittel die Umwälzung der Verkürzung des Abkühlungsablaufes zu
beschleunigen, jedoch scheiterten alle Versuche bislang daran, daß bei Beginn des
Abkühlvorganges die heißen Glühtopfgase mit einer Temperatur von über 7oo° C auf
diese mechanischen Mittel trafen, die diesen hohen Temperaturen in ihrer getrieblichen
Gestaltung und in ihrem Werkstoffgefüge
nicht gewächsen waren,
es- sei denn durch einen unwirtschaftlich hohen Aufwand, der einen solchermaßen
ausgerüsteten Topf im Rentabilitätsvergleich zu b ekannten Einrichtungen unrentabelmaeht:
Man hat so z. B. schon versucht; Ventilatoren in den, Glühföpf einzubauen, eine
Maßnahme, die sich aber aus den eben dargelegten Gründen praktisch nicht durchführen
ließ.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen
Hilfe vorzugsweise das Abkühl= verfahren, aber auch die Anheizdauer auf wirtschaftlich
tragbare Dauer verkürzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gut vor und nach dem Glühen
im Bereich der Strahlungstemperatur, über etwa q.oo bis 5oo° C, im wesentlichen
nur durch -Strahlungswärme aufgeheizt bzw. durch Abstrahlung an die Außenwand des
Glühtopfes abgekühlt und daß die Aufheizung bzw. Abkühlung durch Wärmeübergang außerhalb
der Strahlungstemperatur durch mechanische Umwälzung der Topfgase, z. B. des Schutzgases,
durch einen außerhalb des eigentlichen Glühofens am Glühtopf angeordneten, von der
Glühzone völlig wärmeisolierten, jedoch den Gaskreislauf schließenden bzw. in .
den Gaskreislauf einschaltbaren Umwälzer, der wahlweise mit Heizelementen, Kühlelementen
oder ohne diese arbeiten und z. B. ein Ventilator sein kann, beschleunigt wird und
der Wärmeausgleich beliebiggeregeltwerdenkann.
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Dieses Verfahren hat gegenüber den bisherigen Verfahren den Vorzug,
daß über den Bereich der Strahlungstemperatur die rasche intensive Wärmeabgabe hauptsächlich
durch Strahlung. von der Außenwand des. Topfes auf das- Gut bzw. umgekehrt ungestört
erfolgt; dies ist andererseits auch für den Umwälzer, der außerhalb der Glühzone
von dieser wärmeisoliert angeordnet ist, von erheblicher Bedeutung, da dieser nun
nicht höheren Temperaturen als etwa q.oo bis 5oo° C ausgesetzt ist und infolgedessen
nach normalen Grundsätzen der Technik gebaut werden kann. Der nächste Verfahrensschritt
stellt nun die Einschaltung des Umwälzers unterhalb der Strahlungstemperatur dar,
wodurch die Umwälzung, z. B, des Schutzgases, durch mechanischen Einfluß, und zwar
-zur selbständigen Umwälzung erheblich beschleunigt erfolgt. Der Wärmeausgleich
erfolgt um ein Vielfaches schneller als bisher. Zusätzlich kann auch noch das Vorbeistreichen
des Gases je nach dem Verfahrenszustand an Kühl- oder Kühlelementen erzwungen werden.
Die mechanische Umwälzung der Gase hat dazu noch den Vorzug, daß das Aufheizen und
Abkühlen unterhalb der Strahlungstemperatur beliebig regelbar ist. Dadurch ist es-
möglich, dem Gut die Eigenschaft zu geben, die gewünscht wird. Der gesamte Glühprozeß
einschließlich Anheizen und Abkühlen kann so bedeutend beschleunigt werden, daß
innerhalb kurzer Zeit, im Vergleich zu den bisherigen Verfahren, zum Betrieb von
Glühöfen dieser zu einem neuen Glühprozeß verwendet werden kann.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß mit Hilfe eines zentralgelagerten;
längs verschiebbaren Pyrometers, das zur Messung der Innentemperatur des Glühtopfes
dient, z. B. durch ein aus Isoliermaterial bestehendes Verschlußstück selbsttätig
über Schaltaggregate, oder auch durch Handbedienung der Gaskreislauf- durch den
Umwälzer unteibrochen bzw. der Umwälzer in den Gaskreislauf eingeschaltet wird.
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In der Zeichnung ist beispielsweise ein nach dem erfindungsgemäßen-
Verfahren arbeitender Glühtopf irrt Prinzip - dargestellt.`- Es zeigt Abb. i einen
Glühtopf in schematischem Mittelschnitt während des Betriebes im Temperaturbereich
unterhalb der Strahlungstemperatur, Abb. z einen Schnitt nach der Linie
A -F der Abb. i. In üblicher Weise besteht ein Glühtopf aus einem eigentlichen
Glühtopf a und einem Deckel b. Der Glühtopf a weist gegenüber den
Glühtöpfen für bekannte Verfahren keine Unterschiede auf. Anders aber der Deckel
b.
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Der Deckel b ist ganz den prinzipiellen Erfordernissen des erfindungsgemäßen
Verfahrens angepaßt. Ein stark mit wärmeisolierenden Werkstoffen ausgerüsteter Teil
c des-Deckels b reicht in den Glühtopf a hinein und schließt im wesentlichen den
Glühtopf nach oben wärmeisolierend ab, wobei der Begriff oben nur aus der Darstellung
entnommen ist; d. h. eine Einrichtung, dem Deckel b entsprechend, ist nicht an eine
bestimmte Lage in bezug auf den Glühtopf a gebunden. In diesem Teil c des Deckels
b sind Kanäle oder Öffnungen d und e eingebettet, die einen Kreislauf
der Topfgase durch diese Kanäle d und e in oder gegen Pfeilrichtung gestatten. Sie
haben keine Verbindung mit der Außenatmosphäre. In der Darstellung sind die Kanäle
e zu einem großen; zentrisch angeordneten Kanal zusammengefaßt, während die Kanäle
d rohrförmig radial in dem Teil c eingelagert sind. Ein hier im Beispiel mit einem
Pyrometer - f höhenverschiebliches Sperrstück g nach Art eines Ventilkegels aus
Isolierstoff sperrt verfahrensgemäß den Kreislauf der Topfgase insbesondere während
der Glühzeit innerhalb des Bereichs der Strahlungstemperatur im Topfinnern. Der
Deckel b schirmt dann mit dem wärmeisolierenden Teil c alle über diesem Teil c liegenden
Zonen des Deckels b ab, und zwar von innen nach außen zunehmend, Außerhalb-des Teiles
c liegen alle wesentlichen Getriebeteile la, die z. B. zum Betrieb eines Ventilators
erforderlich sind. Diese stehen mit den Topfgasen in keiner Verbindung. Sinnentsprechend
ist in den Kreislauf des Kanalsystems d und e lediglich das Flügelrad i eines Ventilators
eingebaut; aber auch dieses kommt verfahrensgemäß nur nach Öffnung des Kreislaufsystems
-bei Erreichung eines Wärmegrades im Topfinnern unterhalb- der Strahlungstemperatur
mit den heißen Topfgasen in Berührung; diese können bei Temperaturen unter etwa
.40o bis 500° C dem Flügelrad i nicht mehr schädlich werden. In den Kreislauf des
Kanalsystems im Teil c des Deckels b sind nun noch Kühl- bzw. Heizschlangen k eingeordnet,
die über Leitungen m mit Außenaggregaten zur Zu- und Abführung von Kühl-bzw. Heizmitteln
verbunden sind. .In dem Teil c des Deckels b in die Kanäle eingeführte Leitungen
dienen zur Zuführung bzw. zum Druckausgleich des Schutzgases im Topfinnern.
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Das Verfahren zum Betrieb von Glühöfen verläuft erfindungsgemäß nun
z. B. folgendermaßen: Einsatz des Glühgutes o in den Glühtopf cr, Verschließen des
Glühtopfes a mit dem Deckel b, Einblasen des Schutzgases.
Aufheizen
des Glühtopfes von außen, Wärmeabgabe zunächst nur durch Wärmeübergang nach innen
an das Glühgut ca. Beschleunigung des Wärmeüberganges durch Gasumwälzung durch den
Ventilator, weitere Beschleunigung durch Vorbeistreichen der Topfgase an Schlangen
k, die mit Heizmitteln versorgt werden. Kreislauf des Schutzgases durch den Ventilatorbetrieb
in Pfeilrichtung. Kontrolle der Temperatur des Glühgutes im Topfinnern durch Pyrometer
f.
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Nach Erreichen der Strahlungstemperatur, über etwa 4.0o bis 5oo° C,
Abschaltung des Ventilators, Unterbrechung des Kreislaufes des Schutzgases durch
Absperrung des Kanals e im Teil c des Deckels mit dem Sperrstück g. Abschaltung
der Heizmittel für die Schlangen k. Wärmeübertragung auf das Glühgut im wesentlichen
nur noch durch Strahlung. Wärmeübergang ist in diesem Temperaturbereich von geringer
Bedeutung.
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Nach dem Glühen erfolgt die Abkühlung des Glühgutes in umgekehrter
Reihenfolge, wobei die Schlangen k mit Kühlmitteln gespeist werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Regelung, die möglich
ist durch Zu- und Abschaltung des Ventilators und der Kühl- bzw. Heizmittel; dadurch
kann man den Verlauf des Anheizens bzw. des Abkühlens nach Temperatur und Zeit beliebig
gestalten, je nachdem, welche Anforderungen gestellt werden. Eine Kontrolle ist
möglich durch das Pyrometer f. Regelung und Kontrolle können durch geeignete Geräte
selbsttätig erfolgen.
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Da alle Getriebeteile des Ventilators usw. außerhalb des Glühtopfes
auf dem Deckel b angeordnet sind, können diese nach normalen technischen Grundsätzen
gebaut werden.