DEN0006952MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 27. März 1953 Bekanntgemacht am 9. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umwälzen der Atmosphäre eines Blank-Kühlkanals für Blank-Glühöfen um die Kanallängsachse durch eine Reihe hintereinander in der Kanallängswand angeordneter, quer zur Kanalachse blasender Düsen, die einen Teil der aus dem Kanal abgezweigten Atmosphäre, gegebenenfalls nach Kühlung, mit hoher Geschwindigkeit wieder in den Kanal zurückblasen.

Die Abkühlung des Glühgutes in den Kühlzonen von Öfen erfolgt bei bekannten Vorrichtungen einerseits durch Konvektion der Wärme an vorgesehene Kühlflächen, an die Gasatmosphäre sowie an die das Glühgut tragenden Unterstützungselemente und andererseits durch Strahlung an die Ofenatmosphäre und die Kühlflächen der Kühlzone. Hierbei ist der Wärmefluß, der in der Zeiteinheit vom Glühgut an die kühlenden Mittel übertritt, abhängig von der Temperaturdifferenz und der Strahlungszahl bzw. der Wärmeleitzahl.

Die Wärmeabführung durch Strahlung ist im Bereich hoher Temperatur verhältnismäßig groß und nimmt bei niedrigen Temperaturen wegen der Abhängigkeit des Wärmeüberganges von der vierten Potenz der betreffenden Temperaturen rasch ab.

Beim Blankglühen kommt noch hinzu, daß wegen der blanken Oberfläche des Glühgutes die Strahlungszahl sehr niedrig liegt. Diese Verhältnisse erklären die sehr langsame Abkühlung einer warmen Charge vor allem im Bereich niedriger Temperaturen.

Man hat schon vorgeschlagen, die Abkühlung dadurch zu beschleunigen, daß man vorzugsweise im

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Bereich der Temperaturen unterhalb 500 bis 6oo° die Atmosphäre einer solchen Kühlvorrichtung umwälzte. Da aber mit steigender Geschwindigkeit der am Glühgut und an den Kühlflächen vorbeistreifenden Gase der Wärmeübergang durch Konvektion zunimmt, gelang es, mit derartigen Maßnahmen die Abkühlzeit beträchtlich zu kürzen. Andere bekannte Vorschläge zur Umwälzung der Ofenatmosphäre benutzen Gasgebläse beliebiger Konstruktion, deren

ίο Gebläseräder beispielsweise in dem Kühlzonenraum eingebaut sind und die dann die Gesamtgasmenge des von ihnen erfaßten Bereiches umwälzen.

Es ist auch schon bekannt, mit einem Gebläse, das außerhalb der Kühlzone steht, Gas aus der Kühlzone zu entnehmen, über eine Rohrleitung einem Kühler zuzuführen und dann wieder in die Kühlzone zurückzublasen. Beide .Ausführungsarten werden bei langgestreckten Kühlvorrichtungen entweder mit Querumwälzung oder mit Längsumwälzung der Atmosphäre ausgeführt.

Bei diesen bekannten Konstruktionen wird zwar der Kühleffekt gesteigert, jedoch unter Inkaufnahme verschiedener Nachteile. So muß zur Erzielung einer hohen Gasgeschwindigkeit regelmäßig eine sehr große Gasmenge umgewälzt werden. Innerhalb der Kühlvorrichtung sind ferner Maßnahmen zu treffen, die diesen Gasstrom in dem gewünschten Sinne leiten, wie z. B. das Anbringen von Leitvorrichtungen. Diese Leitvorrichtungen schirmen aber vielfach die wirksamen Kühlflächen einer solchen Kühlvorrichtung gegen die abstrahlende Wärme des Glühgutes ab, so daß häufig zwar die Wärmeabfuhr durch Konvektion vergrößert, die Wärmeabfuhr durch Strahlung aber vermindert wird.

Ein anderer bekannter Vorschlag betrifft die Wärmebehandlung von Geschützrohren in einem

schachtförmigen Glühofen und besteht darin, daß in dem Ofen die Heizgase in mehreren aufeinander-

, folgenden Zonen und auf einander gegenüberliegenden Stellen so eingeblasen werden, daß die Umlaufrichtungen wechseln. Bei dieser Anordnung handelt es sich jedoch um einen zur Behandlung von starkwandigen Stahlerzeugnissen größer Längenausdehnung geeigneten Spezialofen, deren gleichmäßige Erwärmung besondere Maßnahmen erfordert. Eine solche Anordnung kann aber umgekehrt nicht zur Kühlung der gleichen Stahlkörper benutzt werden, da dann unerwünschte Spannungen, zu erwarten wären. Man arbeitet daher in vorgenannten Fällen zur Schonung des Materials mit einem möglichst kleinen Wärmegefälle.

Eine ganz andere Aufgabe liegt bei der Behandlung des Glühgutes im Kühlkanal von Blank-Glühöfen vor, da es sich hier um Gegenstände von verhältnismäßig geringer Flächenausdehnung, geringer Wandstärke und geringem Gewicht handelt, wie z. B. Bandeisen, Hülsen, Drahtrollen u. dgl., deren Wärmekapazität den Querschnitten entsprechend klein ist, so daß das den Ofen verlassende Kühlgut einer intensiven Kühlung beim Durchlaufen des Kühlkanals unterworfen werden kann.

Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß abwechselnd in Richtung der Kanalachse oberhalb und/oder unterhalb des Kühlgutes auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kühlkanals die Blasdüsen so angeordnet sind, daß zonenweise die in aufeinanderfolgenden Kühlzonen erzeugten Gasströme abwechselnd entgegengesetzte Umlaufrichtungen haben.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Atmosphäre im Innern des Kühlkanals durch Einführen von verhältnismäßig kleinen Mengen eines gasförmigen Mediums mit hoher Geschwindigkeit und quer zur Durchlaufrichtung des zu kühlenden Gutes derart umgewälzt wird, daß sich geschlossene Kreisströmungen um das Glühgut herum oder durch das Glühgut hindurch ausbilden. Diese kleinen Gasmengen übertragen ihre Bewegungsenergie an die Kühlzonenatmosphäre und bewirken dadurch eine strömende Bewegung um das Glühgut herum. Hierdurch wird der Wärmeübergang an die Kühlflächen erheblich beschleunigt, so daß die Abkühlzeit und damit auch die Baulänge der Kühlzone für Durchlaufofen kürzer wird. Hierbei ist es unerheblich, ob es sich um eine Abkühlung unter gewöhnlicher Atmosphäre oder unter Schutzgas handelt. Im ersteren Falle wird man die notwendige kleine Menge atmosphärischer Luft mit einem Hilfsgebläse den Düsen über Rohrleitungen zuführen und an beliebiger Stelle ausströmen lassen.

Die Kühlung gemäß der Erfindung kann sowohl bei einem Ofen mit ruhendem Kühlgut als auch bei einem Ofen angewandt werden, bei welchem das Glühgut durch den Ofen hindurch gefördert wird.

Bei Durchlaufkühlkanälen wird eine dem Kühlkanal an geeigneter Stelle entnommene Teilgasmenge mittels einer Umwälzeinrichtung in den Kühlkanal zurückgeblasen. Um hierbei eine schärfere Kühlung zu erzielen, kann diese Teilgasmenge vor dem Einleiten in die Kühlvorrichtung noch zusätzlich gekühlt werden, wodurch bessere Wärmeübergangswerte zu erzielen sind. Versuche haben gezeigt, daß bei dieser Art der Gasumwälzung Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum der Kühlvorrichtung und der Außenatmosphäre auf ein . praktisch ausreichend kleines Maß reduziert werden können. Es ist also nicht zu befürchten, daß etwa an der Auslauf schleuse eines solchen mit Schutzgas betriebenen und mit Teilgasströmen hoher Geschwindigkeit beaufschlagten Ofens.no Schutzgas nach außen oder Atmosphäre nach innen . in unerwünschter Weise gelangt.

Bei günstiger Ausgestaltung der Düsen ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weiteres möglich, mit einer Teilgasmenge von weniger als 10% und einen Überdruck von etwa 250 mm WS den gleichen Kühleffekt zu erreichen wie bei den bekannten Kühlvorrichtungen, deren gesamte Gasmenge umgewälzt werden muß. ■

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Kühlvorrichtungen gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι einen Schnitt durch einen Kühlkanal mit zwei einander gegenüberliegenden Düsen, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kühlkanal, bei

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welchem einer mittleren Düse zwei andere Düsen gegenüberliegen,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Kühlvorrichtung mit außerhalb des Kühlkanals angeordnetem eingekapseltem Exhaustor.

In der Darstellung der Fig. ι ist ein länglicher Kühlkanal ι vorausgesetzt, in dessen rechteckigem Querschnitt die Düsen 2, 3 auf der einen Seite unterhalb und auf der anderen Seite oberhalb des Glühgutes 4 eingebaut sind, so daß die in Pfeilrichtung 5 einströmende Teilatmosphäre die gesamte Kühlzonenatmosphäre in Richtung der Pfeile 6 in kreisende Bewegung versetzt. Bei einer längeren Kühlzone werden in gewissen Längsabständen solche Düsen aufeinanderfolgend angeordnet, und zwar derart, da(ß die in Fig. 1 bezeichnete Umlaufrichtung der Atmosphäre im folgenden Querschnitt entgegengesetzt ist. Zu diesem Zweck sind in diesem Querschnitt die nächsten Düsen an der Stelle 7 und 8 angebracht. Bei dieser Düsenanordnung wird also das vollwandige Glühgut auf allen Seiten umströmt. Wenn aber ein Hohlkörper, wie z.B. eine Bandrolle, gekühlt werden soll, dann wird man zweckmäßig die Ausführungsform gemäß Fig. 2 wählen, bei welcher auf der einen Kanalseite je eine Düse 9, 10 in der Nähe der Seitenwände und auf der gegenüberliegenden Kanalseite eine Düse 11 in der Mitte angeordnet ist, so daß zwei durch Pfeile 12 dargestellte Teilgasströme sich ausbilden, die beide in gleicher Richtung den Hohlraum 13 durchsetzend das Glühgut 14 umkreisen und die aufgenommene Wärme an die gekühlten Wandungen abgeben. Auch wird man bei längeren Kühlkanälen in gewissem Abstand die Düsen in umgekehrter Weise anordnen, so daß die Atmosphäre zonenweise in entgegengesetzter Richtung in kreisende Bewegung versetzt wird. Auf diese Weise werden die Hohlkörper nicht nur von außen, sondern auch von innen heraus gekühlt.

¹ Diese den Düsen zugeführten Teilgasströme werden, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, der Kühlzone an geeigneter Stelle 15 entnommen und über eine Rohrleitung 16 dem Exhaustor 17 zugeführt, der die Kühlluft in eine mit den Düsen 18 verbundene Sammelleitung 19 drückt. Hierbei ist das Exhaustoraggregat mit den Zu- und Ableitungen vollständig von einer Einkapselung 20 umhüllt. Außerdem steht der eingeschlossene Raum unter Gasdruck. Zur Erhöhung des Kühleffektes kann den Rohrleitungen durch an sich bekannte Kühlmaßnahmen ein Teil der aufgenommenen Wärme dauernd entzogen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Vorrichtung zum Umwälzen der Atmosphäre eines Blank-Kühlkanals um die Kanallängsachse durch eine Reihe hintereinander in der Kanallängswand angeordneter, quer zur Kanalachse blasender Düsen, die einen Teil der aus dem Kanal abgezweigten Atmosphäre, gegebenenfalls nach Kühlung, mit hoher Geschwindigkeit wieder in den Kanal zurückblasen, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd in Richtung der Kanalachse oberhalb und/oder unterhalb des Kühlgutes auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kühlkanals die Blasdüsen so angeordnet sind, daß zonenweise die in aufeinanderfolgenden Kühlzonen erzeugten Gasströme abwechselnd entgegengesetzte Umlauf richtung haben.

   Angezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 473 999.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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