EP0307474A1 - Verfahren und haubenofen zur wärmebehandlung von feinblechcoils - Google Patents

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EP0307474A1
EP0307474A1 EP87905555A EP87905555A EP0307474A1 EP 0307474 A1 EP0307474 A1 EP 0307474A1 EP 87905555 A EP87905555 A EP 87905555A EP 87905555 A EP87905555 A EP 87905555A EP 0307474 A1 EP0307474 A1 EP 0307474A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
bundles
ribs
muffle
convection
length
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP87905555A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0307474A4 (de
Inventor
Vladimir Alexeevich Krivandin
Ivan Vasilievich Frantsenjuk
Olga Vladilenovna Apterman
Anatoly Matveevich Belenky
Evgeny Ivanovich Bulatnikov
Boris Stepanovich Mastrjukov
Alexei Fedorovich Poputnikov
Valery Ivanovich Titov
Alexandr Kuzmich Gruznov
Jury Alexandrovich Mukhin
Vladimir Ivanovich Kulichkov
Evgeny Petrovich Pavlov
Igor Sergeevich Fokin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moskovsky Institut Stali I Splavov
Original Assignee
Moskovsky Institut Stali I Splavov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moskovsky Institut Stali I Splavov filed Critical Moskovsky Institut Stali I Splavov
Publication of EP0307474A1 publication Critical patent/EP0307474A1/de
Publication of EP0307474A4 publication Critical patent/EP0307474A4/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/663—Bell-type furnaces
    • C21D9/673—Details, accessories, or equipment peculiar to bell-type furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire

Definitions

  • the present invention relates to iron and non-ferrous metallurgy and relates in particular to a method for the heat treatment of metal strip in coil form in a hood furnace and a hood furnace for its implementation.
  • the present invention can be used particularly effectively for the heat treatment of coils from cold-rolled, tightly wound thin sheet metal strips and strips made of steel of various types (carbon, alloy, electrical steel) and of non-ferrous metals and alloys.
  • the main problem with the production of cold-rolled metal is an improvement in quality and an increase in production output. To a significant extent, this is associated with the heat treatment of cold-rolled metal, which is carried out in bell-type furnaces.
  • the quality improvement of the products produced is determined by the same heating conditions, i.e. by the uniformity of the temperature field in the entire volume of the annealing material.
  • the increase in furnace throughput depends to a considerable extent on the intensification of the annealing furnace heating.
  • a method for heat treating metal strip in coil form in a hood furnace (Aptermann VN et al. "Hood furnace", 1964, Metallurgia (Moscow), pp. 8 to 10) is known, which consists in that several metal strip bundles are stacked, heated and be cooled.
  • the hood furnace for carrying out this method contains a stand with a diffuser and a circulation fan, a muffle, a heating hood with gas burners or electrical heating elements and convection rings which are arranged in a stack between the coils.
  • the hood lining and the muffle and, through the latter, the protective gas which is fed into the furnace space under the muffle, is heated.
  • the protective gas flows under the action of the circulation fan along the muffle surface, is heated and, when flowing through the convection rings, transfers the heat to the end faces of the collar by convection.
  • the height of the convection rings is usually chosen to be minimal in order to increase the circulating speed of the protective gas at the end faces of the collar and consequently the convective heat emission.
  • the gas temperature Due to the small height of the convection ring, there is sufficient effective heat transfer from the protective gas to the end faces of the collar. guaranteed by convection, but the heat transfer to it is practically impossible due to the muffle radiation.
  • a convection ring (SU, A, 3069I49), which represents a corrugated insert, and a convection ring (SU, A, 3618921), which is designed in the form of separate wedge-shaped inserts which are arranged in two rows on the circumference of the furnace.
  • a convection ring (SU, A, 436969) which contains radially extending support ribs and webs lying between the ribs, which are hollow and have a smaller height than the support ribs. Openings are provided on the outside of the webs.
  • Such a construction of the convection ring is aimed at intensifying the heat transfer to the end faces of the collar by convection.
  • the protective gas When flowing through the openings on the outside of the ring, the protective gas reaches the hollow webs between the ribs, from which it flows out through systems of openings in the form of individual jets directed towards the end faces of the collar.
  • the horizontal surfaces of the webs cover practically the entire front surface of the bundles, as a result of which the latter are shielded from the heat flow radiated by the muffle.
  • the invention has for its object to provide such a method for the heat treatment of metal in coil form in a hood furnace and such a hood furnace for its implementation, in which a uniform temperature field is ensured in the entire volume of the bundle stack while intensifying the heating process.
  • the minimum space between in a method for heat treatment of metal strip in bundle form in a hood furnace, which includes stacking the bundles with gaps, heating the bundles and cooling them under the muffle with forced circulation of a protective gas the bundles to be stacked is selected based on the condition that the heat flows which are transmitted from the protective gas by convection and from the muffle by radiation are essentially the same.
  • the method according to the invention makes it possible to achieve a uniform temperature field in the entire metal volume in the furnace while intensifying the heating.
  • the minimum space between the bundles is in one area chosen where.
  • the proposed minimum space allows not only the convection heat flow from the shielding gas, but also the radiant heat flow from the muffle to the face, which intensifies the metal heating. By redistributing the total heat flow over the radius of the metal coil, the temperature field in the coil volume is balanced.
  • a hood furnace for carrying out the process for heat treatment of coil-shaped metal strip which contains a stand with a built-in circulation fan, on which bundles of the metal strip are stacked under a muffle and a heating hood, which are separated by convection rings are, each of which is provided with radially extending support ribs and hollow webs lying between the ribs of a smaller height than the support rib height, according to the invention the height of the radially extending support ribs is 0.15 to 0.4 of their length.
  • the ring construction loses rigidity and with an increase in the support rib thickness to improve the ring rigidity, the ring weight is increased.
  • the radially extending support rings prefferably be hollow, to be closed on the inside of the ring and to be open on the outside.
  • the radiation penetrates from the muffle into the interior of the radially extending supporting ribs and reaches the collar end face via the openings on their horizontal surfaces, as a result of which the metal heating is additionally intensified.
  • the rib length is greater than the length of the webs lying between the ribs and that the projecting end parts of the ribs form grooves together with the webs.
  • the grooves between the ribs enlarge the front surface of the collar, which is affected by radiation from the muffle, which intensifies metal heating.
  • the webs lying between the ribs have a length of 0.5 to 0.9 of the length of the supporting ribs.
  • the process for the heat treatment of metal strip in coil form in a hood furnace includes the stacking of the bundles with gaps, the heating of the bundles and their cooling under the muffle with forced circulation of a protective gas.
  • the minimum space between the bundles to be stacked is selected on the basis that the heat flows which are transmitted from the protective gas by convection and from the muffle by radiation are essentially the same.
  • the minimum gap is in a range of selected, where D and d - the outer and inner diameters are corresponding.
  • the hood furnace for carrying out the method according to the invention contains a stand 1 (FIG. 1) with a built-in circulation fan 2 and a guide device 3 and a muffle 4 set up on stand 1, which is sealed with a sand seal 5.
  • Metal band bundles 6, 7, 8 are arranged under the muffle 4.
  • the muffle 4 is covered with a heating hood 9 from above, which is provided with gas burners 10 and a discharge system II for combustion products.
  • the bundles 6, 7, 8 of the metal strip lying one above the other form a stack which is covered by a screen 12 from above.
  • Convection rings 13, 14, 15 are arranged between the collars 6, 7, 8, each of which is designed in the form of hollow radially extending support ribs 16 (FIGS. 2, 3) which are connected to one another by webs 17 located between the ribs.
  • the height of the webs 17 is less than the height h of the ribs 16, which does not exceed 0.15 to 0.4 of their length.
  • the ribs 16 are closed on the inside and open on the outside, their length exceeding the length of the webs 17 and the protruding end parts of the ribs I6 on the outside forming grooves 18 together with the webs 17.
  • the length of the webs 17 is 0.5 to 0.9 of the length of the supporting ribs 16.
  • Each rib 16 has openings 19 on the upper and lower horizontal surfaces, through which the end faces of the bundles 6 are heated , 7, 8 intensified and the weight of the rings 13, 14, 15 is reduced.
  • the webs 17 are arranged relative to the ribs 16 so that they are at the same distance from the upper and lower horizontal surfaces of the ribs 16 and, together with the end faces of the bundles 6, 7, 8, spaces 20 for the flow of the protective gas and for heat transfer to the central area of the bundles 6, 7, 8 form by convection.
  • the webs 17 and supporting ribs 17 lying between the ribs are connected to one another in such a way that they have a ring construction with a continuous inner channel 21 for the flow of the protective gas form.
  • the minimum gap between bundles 6, 7, 8 is determined according to the formula calculated.
  • the convection rings I3, I4, 15 of the required height are selected in accordance with the calculated size of the space.
  • the convection ring 13, on which the collar 6 is arranged, is placed on the support plate of the guide apparatus 3.
  • the convection ring I4 is arranged on the upper end face of the collar 6, the collar 7 etc. on its upper end face.
  • the bundle stack can contain 2 to 4 bundles depending on the height of bundles 6, 7, 8 and the muffle 4. After the stack of bundles 6, 7, 8 has been built up, it is covered with the muffle 4, under which a protective gas, for example a hydrogen-nitrogen mixture (4% H 2 + 96% N 2 ), is fed.
  • the muffle 4 is covered with the heating hood 9 from above and the burner 10 is ignited.
  • the heat of combustion is transferred to the muffle 4 and from there to the protective gas (by convection) and to the side surfaces of the collars 6, 7, 8 (by radiation).
  • the protective gas flows through the convection rings 13, 14, 15 and gives off the heat to the end faces of the bundles 6, 7, 8 by convection (dashed arrows in FIG. 1).
  • the radiation passes from the muffle 4 into the interior of the convection ring I3, I4, 15 (solid arrows in FIG. 1) and through the grooves I8 and the opening I9 (FIG. 2) onto the end face of the collars 6, 7, 8.
  • the present invention can be applied to heat. handling of coils made of cold-rolled, tightly wound thin strips and strips of steel of various types as well as of non-ferrous metals and alloys.

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Abstract

Das Verfahren besteht darin, dass die Bunde des Metallbandes mit Zwischenräumen gestapelt, erhitzt und unter der Muffel durch den Zwangsumlauf eines Schutzgases abgekühlt werden. Der minimale Zwischenraum zwischen den zu stapelnden Bunden wird ausgehend von der Bedingung gewählt, dass die Wärmeströme, die vom Schutzgas durch Konvektion und von der Muffel durch Strahlung übertragen werden, gleich sind.
Der Haubenofen zur Durchführung des Verfahrens enthält einen Stand mit einem eingebauten Lüfter, auf dem unter einer Muffel und einer Heizhaube Bunde gestapeltwerden, die durch Konvektionsringe (13, 14, 15) getrennt sind. Jeder Ring (13, 14, 15) enthält radial verlaufende Stützrippen (16), die durch hohle zwischen den Rippen liegende Stege (17) untereinander verbunden sind. Die Höhe (h) der radial verlaufenden Rippen (16) beträgt, 0,15 bis 0,4 ihrer Länge.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Eisen- und Nichteisenmetallurgie und Betrifft insbesondere ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform in einem Haubenofer und einen Haubenofen zu seiner Durchführung.
  • Besonders wirksam kann die vorliegende Erfindung zur Wärmebehandlung von Bunden aus kaltgewalztem, straff aufgewickeltem Feinblechstreifen und -band aus Stahl verschiedener Sorten (Kohlenstoff-, Legierungs-, Elektrostahl) sowie aus Buntmetallen und Legierungen eingesetzt werden.
    • Zugrundeliegender Stand der Technik
  • Gegenwärtig liegt das Hauptproblem bei der Erzeugung von.kaltgewalztem Metall in einer Verbesserung der Qualität und in einer Vergrösserung des Produktionsausstosses. In einem bedeutenden Masse ist das mit der Wärmebehandlung von kaltgewalztem Metall verbunden, die in Haubenöfen durchgeführt wird. Die Qualitätsverbesserung der erzeugten Produkte wird durch die gleichen Erwärmungsverhältnisse bestimmt, d.h., durch die Gleichmässigkeit des Temperaturfeldes im gesamten Volumen des Glühguts erzielt. Die Steigerung des Ofendurchsatzes ist in einem beträchtlichen Masse von der Intensivierung der Glühguterwärmung abhängig.
  • Gegenwärtig zeichnen sich zwei alternative Wege zur Verbesserung des Haubenofenbetriebs ab. Der eine Weg besteht darin, dass die bestehenden Haubenöfen abgerissen und an ihrer Stelle neue Ofen errichtet werden, in denen H2 (anstatt eines aus 4% H2 + 96% N2 bestehenden Gemisches) als Schutzgas verwendet wird sowie ein Lüfter mit erhöhter Leistung (bis 100 kW) und ein speziell entwickeltes Lüfterrad mit einem Durchmesser bis 1 m eingesetzt werden. Die anderen Lösungen sind auf eine intensivere Erhitzung der Bundstirnflächen durch den Zwangsumlauf des Schutzgases im Ofenraum unter der Muffel gerichtet, wobei die Intensivierung durch eine erhöhte Schutzgasgeschwindigkeit in den Konvektionsringen erzielt wird, die zwischen den Bunden angeordnet werden. Alle bekannten Konstruktionen der Ringe haben eine geringe Höhe, wodurch eine hohe Schutzgasgeschwindigkeit und folglich ein hoher Koeffizient der Wärmeabgabe durch Konvektion gewährleistet wird. Die kleine Höhe des Konvektionsringes führt jedoch dazu, dass die Muffelstrahlung in den Konvektionsring praktisch nicht eindringen kann und die Bundstirnfläche nicht erreicht.
  • Es ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform in einem Haubenofen (Aptermann V.N. u.a. "Haubenöfen", 1964, Metallurgia (Moskau), S. 8 bis IO) bekannt, welches darin besteht, dass mehrere Metallbandbunde im Ofen Ubereinander gestapelt, erhitzt und abgekühlt werden. Der Haubenofen zur Durchführung dieses Verfahrens enthält einen Stand mit einem Leitapparat und einem Unwälzlüfter, eine Muffel, eine Heizhaube mit Gasbrennern oder elektrischen Heizelementen und Konvektionsringe, die im Stapel zwischen den Bunden angeordnet werden.
  • Mit den Gasbrennern oder elektrischen Heizelementen wird die Haubenauskleidung und die Muffel und durch die letztere das Schutzgas erwärmt, das in den Ofenraum unter der Muffel zugeführt wird. Das Schutzgas strömt unter Wirkung des Umwälzlüfters entlang der Muffeloberfläche, wird erhitzt und gibt beim Durchströmen durch die Konvektionsringe die Wärme an die Bundstirnflächen durch Konvektion ab. Ublicherweise wird die Höhe der Konvektionsringe minimal gewählt, um die Umwälzgeschwindigkeit des Schutzgases an den Bundstirnflächen und folglich die konvektive Wärmeabgabe zu erhöhen. Je nach der Strömung des Schutzgases über die Leibleche des Konvektionsringes nimmt die Gastemperature ab, wodurch der Konvektionswärmestrom und die Temperatur auf dem Bundradius ungleichmässig verteilt werden. Durch die kleine Höhe des Konvektionsringes wird eine genügend effektive Wärmeabgabe vom Schutzgas an die Bundstirnflächen. durch Konvektion gewährleistet, jedoch ist die Wärmeübertragung an diese durch die Muffelstrahlung praktisch ausgeschlossen.
  • Es sind verschiedene Konstruktionen von Konvektionsringen bekannt, die zu einer intensiven Wärmeabgabe vom Schutzgas an die Bundstirnflächen durch Konvektion dienen.
  • Bekannt ist ein Konvektionsring (SU, A, 3069I49), der eine geriffelte Einlage darstellt, sowie ein Konvektionsring (SU, A, 3618921), der in Form separater keilförmiger Einlagen ausgebildet ist, die in zwei Reihen auf dem Ofenumfang angeordnet sind.
  • Es ist ebenfalls die Konstruktion eines Konvektionsringes (SU, A, 436969) bekannt der radial verlaufende Stützrippen und zwischen den Rippen liegende Stege enthält, die hohl ausgeführt sind und eine kleinere Höhe als die Stützrippen haben. Auf der Aussenseite der Stege sind Offnungen vorgesehen.
  • Durch eine derartige Konstruktion des Konvektionsringes wird angestrebt, die Wärmeabgabe an die Bundstirnflächen durch Konvektion zu intensivieren. Beim Durchströmen durch die Offnungen auf der Ringaussenseite gelangt das Schutzgas in die hohlen zwischen den Rippen liegenden Stege, aus denen es durch Systeme von Offnungen in Form von auf Bundstirnflächen gerichteten Einzelstrahlen ausströmt. Die horizontalen Flächen der Stege überdecken praktisch die gesamte stirnseitige Fläche der Bunde, wodurch die letzteren von dem durch die Muffel ausgestrahlten Wärmestrom abgeschirmt werden.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Wärmebehandlung von Metall in Bundform in einem Haubenofen und einen solchen Haubenofen zu seiner Durchführung zu schaffen, bei dem ein gleichmässiges Temperaturfeld im gesamten Volumen des Bundstapels unter Intensivierung des Erwärmungsvorgangs gewährleistet wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform in einem Haubenofen, das die Stapelung der Bunde mit Zwischenräumen, die Erhitzung der Bunde und ihre Abkühlung unter der Muffel mit Zwangsumlauf eines Schutzgases einschliesst, erfindungsgemäss der minimale Zwischenraum zwischen den zu stapelnden Bunden ausgehend von Bedingung gewählt wird, dass die Wärmeströme, die vom Schutzgas durch Konvektion und von der Muffel durch Strahlung übertragen werden, im wesentlichen gleich sind.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, ein gleichmässiges Temperaturfeld im gesamten Metallvolumen im Ofen unter Intensivierung der Erhitzung zu erzielen.
  • Das wird dadurch erreicht, dass der durch die Muffel ausgestrahlte Wärmestrom in die Bereiche der Bundstirnfläche eindringt, wo die Metalltemperatur minimal ist. Da der Konvektionswärmestrom vom Schutzgas zum Metall konstant bleibt, gestattet der zusätzliche Strahlungswarmestrom von der Muffel es, den auf die Bundstirnflächen wirkenden Gesamtwärmestrom beträchtlich zu vergrössern und die Metallerwärmung zu intensivieren.
  • In dem Fall, wenn der Strahlungsstrom von der Muffel kleiner als der Konvektionsstrom vom Schutzgas ist, wird ein gleichmässiges Temperaturfeld im gesamten Chargenvolumen nicht erzielt und die Bunderwärmung nicht intensiviert.
  • In der vorzugsweisen Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird der minimale Zwischenraum zwischen den Bunden in einem Bereich
    Figure imgb0001
    gewählt, worin.
  • D und d - Aussen- und Innendurchmesser der Bunde entsprechend sind.
  • Der vorgeschlagene minimale Zwischenraum gestattet es, nicht nur den Konvektionswärmestrom vom Schutzgas, sondern.auch den Strahlungswärmestrom von der Muffel an die Stirnfläche zuzuführen, wodurch die Metallerwärnung intensiviert wird. Durch die Umverteilung des Gesamtwärmestromes auf dem Radius des Metallbundes wird das Temperaturfeld im Bundvolumen ausgeglichen.
  • Bei einem kleineren Zwischenraum wird der Strahlungsstrom von der Muffel stark verringert und den Innenteil der Bunde praktisch nicht erreichen, was zu einer ungleichmässigen Temperaturfeldverteilung im Gesamtvolumen der Metallbunde führen wird.
  • Die gestellte Ausgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, dass in einem Haubenofen zur Durchführung des Verfahrens zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform, der einen Stand mit einem eingebauten Umwälzlüfter enthält, auf dem unter einer Muffel und einer Heizhaube Bunde des Metallbandes gestapelt werden, die durch Konvektionsringe getrennt sind, jeder von denen mit radial verlaufenden Stützrippen und hohlen zwischen den Rippen liegenden Stegen von kleinerer Höhe als die Stützrippenhöhe versehen ist, erfindungsgemäss die Höhe der radial verlaufenden Stützrippen 0,15 bis 0,4 ihrer Länge beträgt.
  • Bei einer kleineren Höhe der Stützrippen wird der Anteil der Strahlung von der Muffel zu den Bundstirnflächen wesentlich verringert, das Temperaturfeld im Bundvolumen wird ungleichmdssig und die Intensität der Bunderwärmung nimmt ab.
  • Bei einer grösseren Höhe der Stützrippen verliert die Ringkonstruktion an Steifigkeit und bei einer Vergrösserung der Stützrippendicke zwecks Verbesserung der Ringsteifigkeit wird das Ringgewicht vergrössert.
  • Es ist zweckmässig, dass die radial verlaufenden Stützringe hohl ausgeführt werden, auf der Ringinnenseite geschlossen und auf der Aussenseite offen sind.
  • Bei einer derartigen Rippenkonstruktion dringt die Strahlung von der Muffel in den Innenraum der radial verlaufenden Stützrippen ein und erreicht über die Öffnungen auf deren horizontalen Flächen die Bundstirnfläche, wodurch die Metallerwärmung zusätzlich intensiviert wird.
  • Es ist ebenfalls zweckmässig, dass die Rippenlänge grösser als die Länge der zwischen den Rippen liegenden Stege ist und die hervorstehenden Endteile der Rippen zusammen mit den Stegen Nuten bilden.
  • Durch die Nuten zwischen den Rippen wird die stirnseitige Bundfläche vergrössert, auf die Strahlung von der Muffel einwirkt, wodurch die Metallerwärmung intensiviert wird.
  • In einer der Ausführungsvarianten der Erfindung haben die zwischen den Rippen liegenden Stege eine Länge von 0,5 bis 0,9 der Stützrippenlänge.
  • Bei einer grösseren Steglänge wird die Strahlung von der Muffel durch die horizontalen Flächen der Stege praktisch abgeschirmt, und eine Intensivierung der Erwärmung wird nicht erreicht. Bei einer kleineren Steglänge wird der auf die inneren Bereiche des Bundstirnflächen wirkende Konvektionswärmestrom wesentlich abnehmen, wobei gleichzeitig die Gleichmässigkeit des Temperaturfeldes auf dem Bundradius beeinträchtigt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detailierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen es zeigt:
    • Fig. 1 - einen erfindungsgemässen Haubenofen (Längsschnitt);
    • Fig. 2 - einen Konvektionsring (im Grundriss);
    • Fig. 3 - einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2;
    • Fig. 4 - ein Diagramm der Abhängigkeit der Koeffizienten der Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion und der relativen Höhe des Zwischenraums Voneinander bei der Anzahl der Bunde im Stapel n = 3 und 4.
    Die bevorzugte Durch- und Ausführungsvariante der Erfindung
  • Das Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform in einem Haubenofen schliesst die Stapelung der Bunde mit Zwischenräumen, die Erhitzung der Bunde und ihre Abkühlung unter der Muffel mit Zwangsumlauf eines Schutzgases ein. Der minimale Zwischenraum zwischen den zu stapelnden Bunden wird ausgehend von der Bedingung gewählt, dass die Wärmeströme, die vom Schutzgas durch Konvektion und von der Muffel durch Strahlung übertragen werden, im wesentlichen gleich sind. Der minimale Zwischenraum wird in einem bereich von
    Figure imgb0002
    gewählt, wobei D und d - der Aussen- und der Innendurchmesser entsprechend sind.,
  • Der Haubenofen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens enthält einen Stand 1 (Fig. 1) mit einem eingebauten Umwälzlüfter 2 und einem Leitapparat 3 sowie eine auf dem Stand 1 aufgestellte Muffel 4, die mit einem Sandverschluss 5 abgedichtet ist. Unter der Muffel 4 werden Metallbandbunde 6, 7, 8 angeordnet. Die Muffel 4 ist mit einer Heizhaube 9 von oben abgedeckt, die mit Gasbrennern 10 und einem AbfUhrsystem II für Verbrennungsprodukte versehen ist.
  • Die überreinander liegenden Bunde 6, 7, 8 des Metallbandes bilden einen Stapel, der durch einen Schirm 12 von oben abgedeckt ist. Zwischen den Bunden 6, 7, 8 sind Konvektionsringe 13, 14, 15 angeordnet, jeder von denen in Form von hohlen radial verlaufenden Stützrippen 16 (Fig. 2, 3) ausgebildet ist, die durch zwischen den Rippen liegenden Stege 17 miteinander verbunden sind. Die Höhe der Stege 17 ist kleiner als die Höhe h der Rippen 16, die 0,15 bis 0,4 ihrer Länge nicht überschreitet. Die Rippen 16 sind auf der Innenseite geschlossen und auf der Aussenseite offen, wobei ihre Länge die Länge der Stege 17 überschreitet und die aussenliegenden hervortretenden Endteile der Rippen I6 zusammen mit den Stegen 17 Nuten 18 bilden. In der vorzugsweisen Ausführungsvariante der Erfindung beträgt die Länge der Stege 17 0,5 bis 0,9 der Länge der Stützrippen 16. Jede Rippe 16 weist Offnungen 19 auf der oberen und der unteren horizontalen Fläche auf, durch die die Erwärmung der Stirnflächen der Bunde 6, 7, 8 intensiviert und das Gewicht der Ringe 13, 14, 15 verringert wird. Die Stege 17 sind relativ zu den Rippen 16 so angeordnet, dass sie sich im gleichen Abstand von den oberen und den unteren horizontalen Flächen der Rippen 16 liegen und zusammen mit den Stirnflächen der Bunde 6, 7, 8 Zwischenräume 20 für das Durchströmen des Schutzgases und für die Wärmeübertragung in den zentralen Bereich der Bunde 6, 7, 8 durch Konvektion bilden. Die zwischen den Rippen liegenden Stege 17 und Stützrippen 17 sind so untereinander verbunden, dass sie eine Ringkonstruktion mit einem durchgehenden Innenkanal 21 für das Durchströmen des Schutzgases bilden.
  • Vor Beginn der Wärmebehandlung der Bunde 6, 7, 8 im Haubenofen wird der minimale Zwischenraum zwischen den Bunden 6, 7, 8 nach der Formel
    Figure imgb0003
    berechnet.
  • Gemäss der berechneten Grösse des Zwischenraums werden die Konvektionsringe I3, I4, 15 von erforderlicher Höhe ausgewählt.
  • Auf die Tragplatte des Leitapparats 3 wird der Konvektionsring 13 gelegt, auf dem der Bund 6 angeordnet wird. Auf der oberen Stirnfläche des Bundes 6 wird der Konvektionsring I4, auf seiner oberen Stirnseite der Bund 7 usw. angeordnet. Der Bundstapel kann 2 bis 4 Bunde in Abhähgigkeit von der Höhe der Bunde 6, 7, 8 und der Muffel 4 enthalten. Nach dem Aufbauen des Stapels der Bunde 6, 7, 8 wird er mit der Muffel 4 verdeckt, unter die ein Schutzgas, beispielsweise ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch (4% H2 + 96% N2) zugeführt wird. Die Muffel 4 wird mit der Heizhaube 9 von oben überdeckt und die Brenner 10 werden gezündet. Die Verbrennungswärme wird an die Muffel 4 und von dieser an das Schutzgas (durch Konvektion) und an die Seitenflächen der Bunde 6, 7, 8 (durch Strahlung) übertragen. Unter der Wirkung des Umwälzlüfters 2 strömt das Schutzgas durch die Konvektionsringe 13, 14, 15 und gibt die Wärme an die Stirnflächen der Bunde 6, 7, 8, durch Konvektion (gestrichelte Pfeile in Fig. 1) ab.
  • Die Strahlung gelangt von der Muffel 4 in den Innenraum des Konvektionsringes I3, I4, 15 (ausgezogene Pfeile in Fig. 1) und durch die Nuten I8 und die Offnung I9 (Fig. 2) auf die Stirnfläche der Bunde 6, 7, 8.
  • Aus dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm ist ersichtlich, dass bei einer relativen Grösse des Zwischenraums von O,I5 die Koeffizienten α1, α2 der Wärmeabgabe entsprechend durch Konvektion und durch Strahlung bei der Anzahl der Bunde 6, 7, 8 im Stapel n = 4 gleich sind. Bei einem Zwischenraum (Höhe h der Ringe 13, I4, I5) unter
    Figure imgb0004
    nimmt der Abschirmungseffekt zu und der Strahlungsstrom von der Muffel 4 wird kleiner. Bei drei Bunden 6, 7, 8 im Stapel (n = 3) vergrössert sich bei sonstigen gleichen Bedingungen das Volumen des durch den Konvektionsring 13, I4, I5 strömenden Schutzgases und der Koeffizient α1 der Wärmeabgabe vom Schutzgas an die Stirnfläche des Bundes 6, 7, 8 durch Konvektion und der Gesamtkoeffizient der Wärmeabgabe αΣ = α1 + α2 nehmen etwas zu. In diesem Fall sind die Koeffizienten α1, α2 der Wärmeabgabe durch Konvektion und durch Strahlung entsprechend bei einem relativen Zwischenraum von 0,175 gleich.
    • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann bei der Wärmebe-. handlung von Bunden aus kaltgewalztem, straff aufgewickeltem Feinblechstreifen und-band aus Stahl verschiendener Sorten sowie aus Buntmetallen und Legierungen eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform in einem Haubenofen, das die Stapelung der Bunde mit Zwischenräumen, die Erhitzung der Bunde und ihre Abkühlung unter der Muffel mit Zwangsumlauf eines Schutzgases einschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Zwischenraum zwischen den zu stapelnden Bunden ausgehend von der Bedingung gewählt wird, dass die Wärmeströme, die vom Schutzgas durch Konvektion und von der Muffel durch Strahlung übertragen werden, im wesentlichen gleich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Zwischenraum zwischen den Bunden in einem Bereich
Figure imgb0005
gewählt wird, worin.
D und d - Aussen- und Innendurchmesser der Bunde entsprechend sind.
3. Haubenofen zur Durchführung des Verfahrens zur Wärmebehandlung von Metallband in Bundform nach Anspruch 1, der einen Stand (1) mit einem eingebauten Umwälzlûfter (2) enthält, auf dem unter einer Muffel (4) und einer Heizhaube (9) Bunde (6, 7, 8) des Metallbandes gestapelt werden, die durch Konvektionsringe (13, 14, 15) getrennt sind, jeder von denen mit radial verlaufenden Stützrippen (16) und hohlen zwischen den Rippen liegenden Stegen (17) von kleinerer Höhe als die Stützrippen versehen.ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der radial verlaufenden Stützrippen (16) 0,15 bis 0,4 ihrer Länge beträgt.
4. Haubenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufenden Stützringe (16) hohl ausgeführt werden, auf der Innenseite geschlossen und auf der Aussenseite des Ringes (13, 14, I5) offen sind.
5. Haubenofen nach Ansprüchen 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Rippen (I6) grösser als die Länge der zwischen den Rippen liegenden Stege (I7) ist, wobei die aussenliegenden hervorstehenden Endteile der Rippen (16) zusammen mit den Stegen (I7) Nuten (I8) bilden.
6. Haubenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Rippen liegenden Stege (I7) eine Länge von 0,5 bis 0,9 der Länge der Stützrippen (I6) haben.
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