EP0106113B1

EP0106113B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Blankglühen von metallischen Werkstücken mit Stickstoff als Schutzgas

Info

Publication number: EP0106113B1
Application number: EP83108799A
Authority: EP
Inventors: Gottfried Böhm
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1986-10-29
Also published as: DE3234863A1; US4515645A; EP0106113A1; DE3234863C2; ZA836972B; ATE23197T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Blankglühen von metallischen Werkstücken mit Stickstoff als Schutzgas nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. In Blankglüh- öfen für Werkstücke aus Stahl, Eisen oder NE-Metallen werden die Werkstücke unter Schutzgas geglüht und anschliessend gekühlt. Als Kühlmedium werden, wie in der DE-C671046 beschrieben, kaltes Brenngas, Luft und Wasser eingesetzt. Als Schutzgas verwendet man entweder Exogas oder Stickstoff. Im Falle der Stickstoffverwendung wird flüssiger Stickstoff in einem Luftverdampfer verdampft und ähnlich wie das Exogas an mehreren Stellen des Glühofens und der Kühlstrecke eingeleitet. Hierbei geht die wertvolle Kälte des flüssigen Stickstoffes ungenutzt verloren. Aus der FR-C 2 379 607 ist es ferner bekannt, flüssigen Stickstoff in einen Ofen zur Behandlung metallischer Werkstücke einzuleiten, um durch die starke Abkühlung bestimmte Gefügeumwandlungen zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Blankglühverfahren mit Stickstoff als Schutzgas so zu verbessern, dass bei gleichzeitiger Ausnutzung des Kälteinhaltes des flüssigen Stickstoffes die Anlagekosten verringert und eine Leistungssteigerung und zumindest bei einigen Metallen eine Qualitätsverbesserung möglich wird.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäss gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 2 angegeben. Durch die Sprührichtung von 15° bis 20° abweichend von der Vertikalen und entgegen der Bewegungsrichtung des Glühgutes ergibt sich ein optimaler Wärmeaustausch zwischen Glühgut und flüssigem Stickstoff, sowie ausgezeichnete Strömungsverhältnisse für den verdampften Stickstoff durch die Kühlstrecke und den Blankglühofen.
Gegenüber dem bisherigen Verfahren, bei dem der flüssige Stickstoff in einem Luftverdampfer verdampft wird, ist der Stickstoffverbrauch gleich. Da aber der flüssige Stickstoff in der Kühlstrecke verdampft wird, erübrigt sich das Aufstellen eines Luftverdampfers. Gegenüber dem Verfahren mit Exogas oder gasförmigem Stickstoff als Schutzgas ist wegen der stärkeren Abkühlung der Werkstücke eine Leistungssteigerung möglich und zumindest bei einigen Metallen eine Qualitätsverbesserung. Wegen der starken Abkühlung der Werkstücke bei dem erfindungsgemässen Verfahren laufen diese nämlich nach Verlassen der Kühlstrecke nicht mehr an, im Gegensatz zu Verfahren nach dem Stand derTechnik.
Dies zeigen die nachfolgend beschriebenen Vergleichsversuche.
Es wurden jeweils 2000 kg/h gestreckte Kupferrohre oder 1500 kg/h aufgewickelte Kupfercoils geglüht. Bei Verwendung von Exogas wurden hierfür 130 m³/h benötigt. Die Auslauftemperatur der Kupferrohre bzw. der Kupfercoils aus der Kühlstrecke betrug 140°C. Die Kupfercoils und die Kupferrohre liefen an.
Bei dem erfindungsgemässen Einsatz von flüssigem Stickstoff wurden 152 kg/h flüssiger Stickstoff, das entspricht 130 m³/h gasförmigem Stickstoff, benötigt. Die Auslauftemperatur der Kupferrohre oder Kupfercoils betrug nur 95°C, so dass die Werkstücke nicht mehr anliefen.
Durch entsprechende Dosierung des flüssigen Stickstoffes kann sowohl die Auslauftemperatur als auch die Durchsatzmenge in einfacher Weise variiert werden. Dies ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens. Wollte man dagegen bei Verfahren nach dem Stand der Technik die Durchsatzleitung steigern, so müsste die Kühlstrecke verlängert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Blankglühofen mit angeschlossener Kühlstrecke und Zufuhr von flüssigem Stickstoff in den Endbereich der Kühlstrecke,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig.1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2.

In Fig. 1 ist im Schnitt ein Blankglühofen 1 dargestellt, an dessen Eingang eine Einlaufstrecke 2 und an dessen Ausgang eine Kühlstrecke 3 angeschlossen sind. Das Glühgut wird auf Transportrollen 4 durch den Blankglühofen 1 gefördert, die Bewegungsrichtung des Glühgutes ist durch den Pfeil 5 angegeben. Als Schutzgas dient Stickstoff, der in flüssiger Form aus dem isolierten Tank 6 und durch die isolierte Leitung 7 dem Blankglühofen 1 zugeführt wird. Erfindungsgemäss wird der flüssige Stickstoff ohne vorherige Verdampfung direkt in den Endbereich 8 der Kühlstrecke 3 unter einem Winkel von 15° bis 20° abweichend von der Vertikalen und entgegen der Bewegungsrichtung des Glühgutes eingesprüht. Die Dosierung geschieht mittels eines Regulierventils 9, ausserdem sind in der Zeichnung nicht dargestellte übliche Förder- und Überwachungseinrichtungen, wie Phasentrenner, Thermometer und Manometer, vorgesehen. Der eingesprühte flüssige Stickstoff verdampft durch Wärmeaustausch mit dem noch heissen Glühgut, strömt in gasförmiger Form durch die Kühlstrecke 3 und den Blankglühofen 1 und verlässt die Anlage durch die Einlaufstrecke 2. Die Strömungsrichtung des gasförmigen Stickstoffes ist durch einen Pfeil 10 angegeben.
Einzelheiten zum Einsprühen des flüssigen Stickstoffes in die Kühlstrecke 3 sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Im Endbereich 8 der Kühlstrekke 3 ist in der Decke 11 der Düsenstock 12 angeordnet, dem durch das Regelventil 9 der flüssige Stickstoff zugeführt wird. In dem Düsenstock 12 befinden sich Bohrungen, die so angeordnet sind, dass der flüssige Stickstoff unter einem Winkel von 15° abweichend von der Vertikale entgegen der Bewegungsrichtung des Glühgutes 13 austritt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Der ausgesprühte flüssige Stickstoff prallt somit nahezu senkrecht auf das Glühgut 13 auf, was einen intensiven Wärmeaustausch und rasche Verdampfung des Stickstoffs bewirkt. Gleichzeitig wird dem Stickstoff jedoch eine Bewegung hin zum Glühofen 1 und zur Einlaufstrecke 2 aufgeprägt. Die Erfindung ist nicht auf diese Vorrichtung beschränkt. Der Austrittswinkel von 15° bis 20° kann z.B. auch dadurch erreicht werden, dass das Eintrittsrohr für den flüssigen Stickstoff in der Kühlstrecke 3 entsprechend abgewinkelt wird. Es können auch mehrere Düsenstöcke hintereinander angeordnet werden.

Claims

1. Verfahren zum Blankglühen von metallischen Werkstücken in einem Blankglühofen (1) mit angeschlossener Kühlstrecke (3) und mit durch Verdampfung aus der flüssigen Phase gewonnenem Stickstoff als Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff in flüssiger Form im Endbereich (8) der Kühlstrecke unter einem Winkel von 15° bis 20° abweichend von der Vertikalen entgegen der Bewegungsrichtung des Glühgutes (13) auf das Glühgut gesprüht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Blankglühofen und einer angeschlossenen Kühlstrecke, gekennzeichnet durch einen im Endbereich (8) der Kühlstrecke (3) unter dessen Decke (11) quer zur Bewegungsrichtung des Glühgutes (13) angeordneten Düsenstock (12) mit Düsen zum Aufsprühen von flüssigem Stickstoff auf das Glühgut, welche unter einem Winkel von 15° bis 20° abweichend von der Vertikalen entgegen der Bewegungsrichtung des Glühgutes angeordnet sind.