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Verfahren und Vorrichtung zum Wärmebehandeln von gewickelten Eisen-
und Metallbändern Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Verfahren und eine
neuartige Vorrichtung zum Ausglühen von Eisen- und Metallbändern in Rundform.
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Bei der Herstellung von Eisen- und Metallbändern ist es üblich, das
Band auf die gewünschte Dicke und Breite auszuwalzen und zur weiteren Handhabung
und Behandlung in Bunden aufzuwickeln, deren Mitte offen :bleibt. Bei der Herstellung
in modernen Waluwerken halben diese Bunde einen Außendurchmesser von 15o cm und
mehr, die Innendurchmesser werden von den Kernen der Wickelmaschinen bestimimt.
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Nach dem Aufwickeln soll das Band meistens ausgeglüht werden. Zu diesem
Zweck wird ein Haubenofen oder Glühofen verwendet, in dem mehrere Bunde senkrecht
übereinander aufgestapelt werden. Beim Ausglühen von Bunden in solchen Haubenöfen
muß der Stapel, besonders wenn das Band in einer nicht oxydierenden Atmosphäre gehalten
werden soll, vom einer besonderen Haube abgedeckt werden, in der eine Schutzgasatmosphäre
aufrechterhalten wird. Zur Verkürzung der Zeitdauer, die erforderlich ist, um einen
Stapel von Bunden. auf die gewünschte Temperatur zu bringen, wurden :bereits die
benachbarten Stirnenden der gestapelten Bunde durch Abstandsstücke um eine verhältnismäßig
kleine Strecke voneinander getrennt, und in der Sohle des Ofens wurden Gebläse eingebaut,
.die einen Umlauf der innerhalb ;der Haube befindlichen Gase auch durch die Stirnseiten
der
durch Abstandsstücke getrennten Bunde erzeugten,-wobei die Erwärmung
der Bunde :in der Hauptsache durch Wärmeleitung erfolgte.
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Diese auf Wärmeleitung beruhenden Glühöfen erfordern jedoch teure
Einbauten und einen großen Raum unter dem Ofen zur Aufnahme der Gebläse mit Antrieb,
:Schaltvorrichtungen usw. Auch die Betriebs- und Unterhaltungskosten für diese Einrichteng
sind hoch.
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Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte
Vorrichtung zur Erwärmung der Stapel von Bunden aus Bandeisen und Bandmetallen,
bei :dein die Wärme auf die Bunde nicht durch Wärmeleitung, sondern in der Hauptsache
durch Wärmestrahlung gegen die Stirnflächen und ,die zylindrischen Außenflächen
:der Bunde übertragen wird, wodurch eine gleichförmige und schnelle Durcherwärmung
der Bunde erhalten wird, weiter eine verbesserte Vorrichtung zum Tragen der Bunde
beim Ausglühen, so daß die Bunde allseitig der strahlenden Wärme ausgesetzt werden
und ein Stauchen der Bunde während des Ausglühens verhindert wird.
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In :den Zeichnungen ist Fig. i ein senkrechter Querschnitt nach Linie
i-i der Fig.2 einer Ofenanlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 ein waagerechter Schnitt nach Linie 2-2
der in Fig. i dargestellten Anlage, Fig. 3 ein nach Linie 3-3 der Fig. 2 geführter
vergrößerter senkrechter Schnitt durch ein zwischen den Bunden liegendes Abstandsstück,
Fig. 4 ein Querschnitt durch das in Fig. 3 dargestellte Abstandsstück nach Linie
4-4 der Fig. 2 im Maßstab der Fig. 3, Fig. 5 eine etwas vergrößerte Draufsicht nach
Linie 5-5 der Fig.i auf den Träger für den untersten Bund, Fig. 6 ein senkrechter
Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5 einer Speiche des Trägers für den untersten Bund,
Fig. 7 ein senkrechter Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 5 im Maßstab: -der Fig. 6,
und Fig. 8 ist ein senkrechter ,Schnitt durch eine abgeänderte Form der Glühhaube,
bei der die Bunde von einer inneren Haube umgelben sind, die zwischen den Bunden
und der eigentlichen Gl:uhhaube liegt.
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Es -ist :bekannt, daß Wärme von einem Bund aus Bandeisen oder Bandmetall
schneller aufgenommen wird, wenn die Einwirkung der Wärme nicht auf die Außenfläche,
sondern auf die Stirnseiten des Bundeserfolgt. Nach Odem erfindungsgemäßen Verfahren
und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann Wärme durch Strahlung auf die .Seitenflächen
und die Stirnflächen gestapelter Bunde zur Einwirkung gebracht werden, so daß die
Bunde mit großer Gleichförmigkeit und Schnelligkeit erwärmt werden: Die Erfindung
beruht auf der Bevorzugung bestimmter Verhältnisse zwischen den Abmessungen derBunde
und dem zwischen denBunden vorhandenen Abstand und auf .der Ausbildung der Abstandsstücke
für die Bunde. Außer dem im folgenden beschriebenen Haubenofen mit einem einzigen
Stapel können auch Öfen verwendet werden, in denen sich mehrere Stapel befinden.
Ferner können auch Durchlaufäfen verwendet werden, in denen die Bundstapel :durch
einen tunnelartigen Ofen schrittweise bewegt werden.
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Bei dem in Fig. i .dargestellten Haubeno:fengestell F besitzt die
Haube die übliche Form eines Zylinders, dessen, Kopfende geschlossen und dessen
Fußende offen ist.
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Die Tragplatte für den Glühofen kann von sehr einfacher Ausiführung
sein, sie muß nur so fest sein, .daß sie das Gewicht des ;Stapels. trägt. In der
Darstellung besteht die Sohle aus einem Betonfundament 15 mit einem darauf befestigten
aufrechten Außenring oder Flanschring 16.
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Von der Deckplatte 22 wird der Träger S für den untersten Bund getragen.
In der dargestellten Ausführungsfo:rm besteht die Ofenbeschickung aus drei im wesentlichen
gleichen :Bunden C, C und C" aus beispielsweise Bandeisen. Die Bunde
sind mit ihren Stirnflächen genau übereinandergestapelt. Ab-
standsstücke-
G und G' liegen zwischen den Bunden.
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Zur Zuführung von Wärme -zu den Bunden sind um die innere Umfangsfläche
in der Ofenglocke F herum mehrere Verbrennungsrohre T angeordnet. An :dem oberen
Teil der Haube ist ein Gebläse 32' gelagert, das die Verbrennungsluft einer .Sammelkammer
32 über die Leitung 32" zuführt.
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Um das Innere der Ofenhaube F auszuspülen und eine Schutzgasatmosphäre
zu schaffen, führt durch die Ofensohle B ein Einlaß.rohr 36. Ein ähnlich angeordnetes
Auslaßrohr 37 führt zusammen mit dem Auslaßrohr,9 die im Ofen befindliche Luft ab,
so-bald Schutzgas :durch das Rohr 36 zugeführt wird. Zu Beginn einer Glüheng
wird Schutzgas in das Innere der Haube F durch das Rohr 36 eingeführt, so daß die
Luft durch die Rohre 9 und 37 ausgetrieben wird, bis der Ofenraum frei von Luft,
Öldämpfen u. dgl. ist und Schutzgas enthält. In diesem Zeitpunktwird das Auslaßrohrg
geschlossen, und die Regelvorrichtung für das Einlaßrohr 36 und das Auslaßrohr 37
wird so eingestellt, daß ein schwacher Gasstrom durch :den Einlaß hindurch-und aus
dem Auslaß herausströmt.
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Die einer Wänmebehandlun@g zu unterziehenden .Bunde C, C
und C" (Fig. i und 2) haben ungefähr gleiche Innendlurchmesser ID, Außendurchmesser
0D und radiale Ringflächenbreiten RT. Auch der mit CS bezeichnete Abstand zwischen
den Bunden ist gleich groß und auch gleich dem Abstand der Unterseite vom Bund,
C Über der Deckplatte 22 der Ofensohle B.
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Die Abstandsstücke G und G' für die Bunde haben gleiche Bauart, die
aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist. Jedes Abstandsstück besitzt mehrere Speichen
38, die ungefähr gleichen Abstand voneinander haben und in ihrer Lage durch einen
Innenring 39 und einen Außenring 40 gehalten werden.
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Jede .Speiche (Fis. 2, 3 und 4) besitzt eine ebene Tragfläche 41 für
den oberen Bund und parallel :dazu eine ebene Berührungsfläche 42 für einen unteren
Bund und einen Verbindungssteg 43. Die Seitenkanten
der Speichern
liegen ungefähr auf Radien. Die aus gebogenen Stangen bestehenden Ringe 39und4o
treten. durch. im Steg 43 jeder Speiche 38 befindliche Bohrungen hindurch und werden
von Stellringen 44 und 45 (Fig. 4) mit Spiel gehalten. Im Aufbau der Abstandsstücke
sind :dicht aneinanderliegende Teile nicht vorhanden, damit Ausdehnung und Zusammenziehung
ungehindert stattfinden können.
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Die Länge der Speichen ist vorzugsweise gleich der größten radialen
Ringflächenbreite der aufzulegenden Bunde. Der Innendurchmesser eines
Ab-
standsstückes G ist vorzugsweise etwas kleiner als der Innendurchmesser
:der Bunde, und der Außendurchmesser des Abstandsstückes ist vorzugsweise etwas
größer als der größte Außendurchmesser der Bunde. Es können jedoch auch Blinde wirksam
behandelt werden, deren Ringflächen#breite kleiner als die Speichenlänge der Abstandsstücke
ist, da infolge der in Radialrichtung sich verjüngenden Form der Speichen ,das Verhältnis
des in Berührung mit einem Abstandsstück stehenden Teils der Stirnfläche eines Bundes
zu der gesamten Stirnfläche ohne Rücksicht auf Änderungen des Innendurchmessers
und Außendurchmessers des Bundes gleichbleibt, solange kein Teil des Bundes überhängt,
d. h. nicht mehr von den Speichen getragen wird.
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Der unterste Bund C des Stapels wird über der Deckplatte 22 der Ofensohle
B durch einen Träger S
getragen. Der Träger S hält den Bund C ungefähr
im gleichen Abstand von der Platte 22, in dem die anderen Blinde voneinander gehalten
werden Der Träger S für den untersten Bund bleibt für gewöhnlich auf der Sohle des
Ofengestelles und entspricht etwa den Abstandsstücken G und G'.
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Winkeleisenhalter 5o sind an die Deckplatte 22 angeschweißt und halten
die Speichen 46 auf der Platte 22.
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Um eine radiale Verlagerung der Speichen 46 zu verhüten, sind äußere
und innere Ansätze 5o' und 5 r an der Deckplatte 22 angeschweißt, zwischen denen
das Abstandsstück mit Spiel ruht.
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Die Angaben über das Verhältnis des in Berührung mit den Speichen
der Abstandsstücke G und G' befindlichen Teils der Stirnflächen der Blinde zu der
gesamten Stirnfläche gelten auch für den Träger S und den untersten Bund.
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In Fig. 8 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Glühhaube dargestellt,
bei der eine Innenhaube H von verhältnismäßig dünnem Blech inner-#hal'b der Ofenhaube
F über den Bundstapel gesetzt ist. Zwischen der Ofensohle und der Innenhaube H ist
eine Gasabdichtung vorgesehen, so @daß innerhalb des Deckels eine Schutzgasatmosphäre
aufrechterhalten werden kann. Die Verwendung der Innenhaube H ermöglicht es, .die
Ofenhaube F nach Beendigungder Erwärmung abzunehmen und die Beschickung unter Schutzgas
zu kühlen. Die Ofenhaube kann schon zum Erwärmen anderer Stapel dienen, während
der erste Stapel auskühlt.
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Das Einflaßrohr 6o für das Schutzgas tritt durch ,die Ringe 58 und
59 hindurch in den Innenraum, der Auslaß 61 durch die gleichen Ringe 58 und 59 nach
außen. Mit Ausnahme der oben beschriebenen Merkmale ist die in Fig. 8 dargestellte
Vorrichtung im wesentlichen gleich der in Fig. r dargestellten Vorrichtung. Die
Bezeichnungen gleicher Teile erfolgte durch gleiche Bezugszeichen.
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Beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des
neuen Ausglühiverfahrens wird. der unterste Bund C zuerst auf den Träger S aufgesetzt.
Ein Abstandsstück G, das mittels eines Hebezeuges oder eines Krames gehoben wird,
wird auf den Bund C aufgelegt und dann der nächste Bund C. In gleicher Weise
werden weitere Abstandsstücke und Blinde aufgestellt. Die Ofenhaube wird zum Schluß
über den Stapel gesetzt.
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Wird eine Innenhaube H verwendet, so wird diese vor dem Aufbringen
der eigentlichen Ofenhaube aufgesetzt.
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Dann werden die notwendigen Brennstoffanschlüsse hergestellt und die
Verbrennungsrohre T gezündet. Die entstehende Wärme wird in der Hauptsache durch
unmittelbare Strahlung von den Rohren T und von den Wänden der Haube F (oder der
Innenhaube H) gegen die Außenflächen der Blinde .und auch gegen jede Stirnfläche
jedes Bundes übertragen. Die Übertragung von strahlender Wärme auf die Stirnflächen
der Blinde wird durch den ziemlich großen Abstand .der Stirnseiten der Blinde voneinander
ermöglicht.
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Um eine rasche und gleichmäßige Erwärmung der Blinde ohne Zuhilfenahme
einer künstlichen Gasumwälzung im Ofen zu erreichen, muß ein bestimmtes Verhältnis
zwischen der radialen Ringflächenbreite der Blinde und dem Abstand .der Bunde voneinander
eingehalten werden. Versuche haben ergeben, daß die Stirrnseiten benachbarter Blinde
in .einem Abstand voneinander stehenmüssen, der nicht kleiner als etwa 30% und nicht
größer als etwa 6o %, vorzugsweise 35 bis 55 %, der radialen Ringflächenb@redte
der Blinde ist.
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Es ist nicht nur wichtig, die Blinde in dem richtigen Abstand voneinander
zu halten, so daß direkte Strahlung .der Wärmequelle zwischen die Blinde Zutritt
hat, sondern es muß auch der größte Teil der Stirnflächen der Bunde- frei der direkten
Strahlung ausgesetzt sein. Daher müssen die Blinde voneinander und von der Sohle
des Ofens durch eine solche Einrichtung auf Abstand gesetzt werden, die nur ein
Mindestmaß der Stirnflächen der Bunde von der direkten Bestrahlung abdeckt oder
abschirmt. Außerdem müssen die Blinde so unterstützt werden, daß sie sich selbst
bei verhältnismäßig hohen Ofentemperaturen nicht verspannen oder stauchen. Es muß
also eine genügend große Berührungsfläche zwischen den Abstandsstücken und den Stirnflächen
der Blinde vorhanden sein, um einen zu hohen Flächendruck zu verhüten.
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Es wurde festgestellt, daß zum günstigen Wärmeübergang wenigstens
65 % der Stirnfläche der Blinde frei liegen soll. Demgemäß darf die Gesamtfläche
der Teile eines Abstandsstückes, die -in Berührung mit einer Stirnfläche eines Bundes
liegen, nicht mehr als etwa 35 0/0 dieser .Stirnfläche der Bunde betragen. Ein einwandfreier
Träger für die Blinde muß eine
Tragfläche von nicht weniger als
etwa 15% der Stirnfläche der Bunde haben und in nicht weniger als vier und nicht
mehr als etwa zehn vorzugsweise radial angeordnete Teile unterteilt sein.