EP0133613B1 - Verfahren zum Abkühlen von Chargen in diskontinuierlich arbeitenden Industrieöfen, insbesondere von Stahldraht- oder -bandbunden in Haubenglühöfen - Google Patents

Verfahren zum Abkühlen von Chargen in diskontinuierlich arbeitenden Industrieöfen, insbesondere von Stahldraht- oder -bandbunden in Haubenglühöfen Download PDF

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EP0133613B1 EP84890113A EP84890113A EP0133613B1 EP 0133613 B1 EP0133613 B1 EP 0133613B1 EP 84890113 A EP84890113 A EP 84890113A EP 84890113 A EP84890113 A EP 84890113A EP 0133613 B1 EP0133613 B1 EP 0133613B1
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    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/663—Bell-type furnaces
    • C21D9/667—Multi-station furnaces
    • C21D9/67—Multi-station furnaces adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling batches in discontinuously operating industrial furnaces, in particular steel wire or strip coils in bell annealers. whereby the batch heating and cooling take place under protective gas circulation.
  • the heating of metal batches in industrial furnaces is usually carried out in a protective gas atmosphere, which usually consists of nitrogen with a hydrogen content between 0.5 and 7.0% by volume.
  • a corresponding cooling time then follows the heating or glowing period. so far the shielding gas composition remains the same throughout the furnace journey and the reduction in volume of the shielding gas is compensated for by the contraction during cooling by the same shielding gas, d. that is, it is worked with protective gas present to a certain extent in the supply line.
  • the disadvantage here is a relatively long cooling time combined with a comparatively high power consumption of the fan required for the protective gas circulation even during the cooling time.
  • the invention is therefore based on the object of eliminating these deficiencies and of specifying a method by means of which the cooling can be shortened and the power consumption of the circulation fan can be reduced.
  • the invention achieves the object in that the protective gas composition is changed after the batch heating has been completed before the start and / or during the cooling process in order to reduce the specific protective gas weight.
  • the method according to the invention can be implemented in various ways. It is particularly expedient if the reduction in volume of the protective gas used during batch heating during cooling by contraction is continuously compensated for by a protective gas with a lower specific weight. However, it is also possible for the protective gas used during batch heating to be at least partially exchanged for a protective gas with a lower specific weight before the cooling process. As a protective gas with a low specific weight comes e.g. B. hydrogen. Ammonia cracked gas or the like in question.
  • the furnace space When using hydrogen as an exchange or substitute protective gas, the furnace space is flushed or evacuated with nitrogen at the end of the cooling, in order to bring the protective gas atmosphere to a non-flammable concentration.
  • a steel band coil was heated to about 640 ° in a protective gas atmosphere with 5% by volume H 2 in N 2 .
  • the cooling took place with the same protective gas composition and took 18 hours.
  • the active motor power of the circulation fan rose from 27 kW to 67 kW and the total power consumption of this motor was 980 kWh during the cooling period.
  • the fan noise level at the end of cooling was measured at 83 dBA.
  • a second cooling was then carried out after annealing under the same conditions, in which the reduction in volume of the protective gas due to the contraction was compensated for by hydrogen.
  • the cooling time was reduced to 13 hours and the effective power of the fan motor only increased to 30 kW, which corresponds to a total power consumption of the fan during the cooling time of 360 kWh.
  • the noise level at the end of the cooling phase could be reduced by 6 dBA.
  • the time in hours is plotted on the abscissa, the ordinate indicates the temperature in ° C, the H 2 content in vol.%, The active power of the fan motor in kW and the noise level in dBA, only the cooling period being shown.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abkühlen von Chargen in diskontinuierlich arbeitenden Industrieöfen, insbesondere von Stahldraht- oder -bandbunden in Haubenglühöfen. wobei die Chargenerwärmung und -abkühlung unter Schutzgasumwälzung erfolgen.
  • Das Erwärmen von Metallchargen in Industrieöfen, vorzugsweise zum Zwecke des Blankglühens, wird in der Regel in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt, die meist aus Stickstoff mit einem Wasserstoffgehalt zwischen 0,5 und 7,0 Vol.% besteht. An die Erwärmungs- bzw. Glühperiode schließt sich dann eine entsprechende Abkühlzeit an. wobei bisher die Schutzgaszusammensetzung während der ganzen Ofenreise gleich bleibt und die Volumensverringerung des Schutzgases durch die Kontraktion bei der Abkühlung durch dasselbe Schutzgas ausgeglichen wird, d. h., es wird mit in der Zuleitung gewissermaßen anstehendem Schutzgas gearbeitet.
  • Nachteilig ist dabei eine verhältnismäßig lange Kühlzeit verbunden mit einer vergleichsweise hohen Leistungsaufnahme des für die Schutzgasumwälzung auch während der Abkühlzeit erforderlichen Ventilators.
  • Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe das Abkühlen verkürzt und die Leistungsaufnahme des Umwälzventilators verringert werden kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Schutzgaszusammensetzung nach Abschluß der Chargenerwärmung vor Beginn und/oder während des Abkühlvorganges im Sinne einer Verminderung des spezifischen Schutzgasgewichtes geändert wird.
  • Durch die Verwendung eines spezifisch leichteren Schutzgases wird eine verbesserte Wärmeabfuhr und damit auch die gewünschte Verkürzung der Kühlzeit erreicht, wobei durch das niedrige spezifische Gewicht auch die Motorwirkleistung des Umwälzventilators verringert wird, zumal ein Großteil der eingebrachten Leistung in Wärme umgewandelt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die bei der Abkühlung durch Kontraktion auftretende Volumensverminderung des während der Chargenerwärmung verwendeten Schutzgases laufend durch ein Schutzgas mit niedrigerem spezifischem Gewicht ausgeglichen wird. Es ist aber auch möglich, daß das während der Chargenerwärmung verwendete Schutzgas vor dem Abkühlvorgang wenigstens teilweise gegen ein Schutzgas mit niedrigerem spezifischem Gewicht ausgetauscht wird. Als Schutzgas mit niedrigem spezifischem Gewicht kommt z. B. Wasserstoff. Ammoniak-Spaltgas od. dgl. in Frage.
  • Bei Verwendung von Wasserstoff als Austausch- bzw. Ersatzschutzgas wird am Ende der Abkühlung der Ofenraum mit Stickstoff gespült oder evakuiert, um so die Schutzgasatmosphäre auf eine nicht brennbare Konzentration zu bringen.
  • Es ist zwar bereits bekannt, während der Abkühlung einen Atmosphärenwechsel durchzuführen, dabei wird aber CO2 als Schaum zugeführt, um durch dessen Verdampfen eine raschere Abkühlung zu erzielen. Eine Verringerung des spezifischen Gewichtes des Schutzgases ergibt sich dabei selbstverständlich nicht.
    • Ausführungsbeispiel
  • In einem Hochkonvektions-Haubenglühofen wurde ein Stahlbandbund in einer Schutzgasatmosphäre mit 5 Vol.% H2 in N2 auf ca. 640° erhitzt. Die Abkühlung erfolgte mit der gleichen Schutzgaszusammensetzung und dauerte 18 Stunden. Dabei stieg die Motorwirkleistung des Umwälzventilators von 27 kW auf 67 kW und der Gesamtstromverbrauch dieses Motors betrug während der Kühlzeit 980 kWh. Der Geräuschpegel des Ventilators am Ende der Abkühlung konnte mit 83 dBA gemessen werden.
  • Zum Vergleich wurde dann nach einer Glühung unter denselben Bedingungen eine zweite Abkühlung durchgeführt, bei der die Volumsverminderung des Schutzgases zufolge der Kontraktion durch Wasserstoff ausgeglichen wurde. Dabei konnte die Abkühlzeit auf 13 Stunden verkürzt werden und die Wirkleistung des Ventilatormotors stieg lediglich auf 30 kW, was einem Gesamtstromverbrauch des Ventilators während der Kühlzeit von 360 kWh entspricht. Der Geräuschpegel am Ende der Kühlphase konnte um 6 dBA gesenkt werden.
  • Dieser Vergleich zeigt, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verkürzung der Abkühlzeit auf 72% und eine Verringerung des Stromverbrauches auf 37 % erreicht wurden.
  • Die Zeichnung zeigt beispielsweise den Unterschied zwischen der herkömmlichen Abkühlung und dem erfindungsgemäßen Verfahren in zwei Diagrammen, wobei in
    • Figur 1 die Kurven für einen üblichen Haubenglühofen bei unverändert bleibender Schutzgaszusammensetzung und in
    • Figur 2 die entsprechenden Kurven bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind.
  • Auf der Abszisse ist die Zeit in Stunden aufgetragen, die Ordinate gibt jeweils die Temperatur in °C, den H2-Gehalt in Vol.%, die Wirkleistung des Ventilatormotors in kW und den Geräuschpegel in dBA an, wobei lediglich die Abkühlperiode gezeigt ist.
  • Es ist ersichtlich, daß gemäß Fig. 1 der Wasserstoffgehalt (Kurve 1) unter der Schutzhaube konstant bleibt und die Wirkleistung des Ventilatormotors (Kurve 2) bis zum Abkühlende beträchtlich ansteigt. Gemäß Fig. 2 bleibt dagegen die Wirkleistung des Ventilatormotors (Kurve 2) nahezu konstant, es nimmt aber der Wasserstoffanteil (Kurve 1) stark zu, und es ist die gesamte Abkühlzeit beträchtlich verkürzt. Die Kurve für den Geräuschpegel ist mit 3 und die Kurve der Chargentemperatur mit 4 bezeichnet.

Claims (4)

1. Verfahren zum Abkühlen von Chargen in diskontinuierlich arbeitenden Industrieöfen, insbesondere von Stahldraht- oder -bandbunden in Haubenglühöfen, wobei die Chargenerwärmung und -abkühlung unter Schutzgasumwälzung erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgaszusammensetzung nach Abschluß der Chargenerwärmung vor Beginn und/oder während des Abkühlvorganges im Sinne einer Verminderung des spezifischen Schutzgasgewichtes geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Abkühlung durch Kontraktion auftretende Volumensverminderung des während der Chargenerwärmung verwendeten Schutzgases laufend durch ein Schutzgas mit niedrigerem spezifischem Gewicht ausgeglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das während der Chargenerwärmung verwendete Schutzgas vor dem Abkühlvorgang wenigstens teilweise gegen ein Schutzgas mit niedrigerem spezifischem Gewicht ausgetauscht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wasserstoff als Austausch- bzw. Ersatzschutzgas am Ende der Abkühlung der Ofenraum mit Stickstoff gespült oder evakuiert wird.
EP84890113A 1983-07-05 1984-06-18 Verfahren zum Abkühlen von Chargen in diskontinuierlich arbeitenden Industrieöfen, insbesondere von Stahldraht- oder -bandbunden in Haubenglühöfen Expired EP0133613B1 (de)

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