EP0313726B1

EP0313726B1 - Verfahren und Ofen zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen, Stahlbändern und dergleichen Wärmgut

Info

Publication number: EP0313726B1
Application number: EP88108487A
Authority: EP
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Patalon
Original assignee: Didier Ofu Engineering GmbH
Current assignee: Didier Ofu Engineering GmbH
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1993-09-08
Anticipated expiration: 2008-05-27
Also published as: DE3738755A1; EP0313726A3; ES2045011T3; EP0313726A2; DE3883912D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen, Stahlbändern und dergleichen Wärmgut in einem Wärmofen mit einem Ein- oder Mehrzonen-Ofenraum, der für die Ablage und einen diskontinuierlichen Transport des Wärmguts mit einem Rollen- und Hubherd- bzw. Hubbalken-System ausgebildet ist, wobei das Wärmgut mindestens beim Durchlauf der Heizzone des Ofenraumes in den Ruhephasen während des Aufheizens des Wärmguts auf den Ablageböcken eines Herd- oder Balkensystems gelagert ist und einen zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Wärmofen.
In der Stahlindustrie ist man immer bestrebt, den Betrieb der Stranggießanlagen wirtschaftlicher zu machen und mit dem Betrieb der Walzenstraßen abzustimmen. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, daß das Wärmgut, also die Brammen, Blöcke, Knüppel und Bleche, entweder direkt verwalzt oder anderenfalls möglichst warm in den der Stranggießanlage nachgeschalteten Wärmofen einläuft. Hierdurch lassen sich die Energiekosten für die walzreife Erwärmung beträchtlich reduzieren. Moderne Wärmöfen müssen deshalb auf diesen kooperativen Erwärmungs- und zeitlich abgestimmten Betriebsablauf verfahrenstechnisch und konstruktiv zugeschnitten sein. In solchen öfen muß auch eine Erwärmung von kaltem Material auf Ziehtemperatur oder der Ausgleich von warmem Material mit Temperaturen zwischen 1000 - 1300 °C möglich sein, was eine sehr hohe Ofenraum-Temperatur erfordert. Hierbei konzentriert sich das Erwärmen von Wärmgut mit Temperaturen zwischen 1000 und 1300 °C meist nur auf die Kanten und Randzonen, weil diese Bereiche auf dem Wege von der Stranggießanlage zum Wärmofen einer verstärkten Abkühlung unterliegen.
Bei Brammen hat z.B. jener Teil außerhalb der Randzonen bereits Temperaturen, die für den Walzvorgang ausreichen oder darüber liegen, so daß ein abgestimmter Ausgleich bzw. Erwärmung erforderlich ist, um eine möglichst gleichmäßige Brammentemperatur zu erreichen. Wird der Wärmofen als Nachschaltofen für einen, z.B. vorgeschalteten Hubbalken- oder Stoßofen benutzt, so können mit dem gleichen Verfahren die vorhandenen Kühlschatten beseitigt werden. Gleichzeitig ist auch noch eine Nacherwärmung auf eine höhere Ziehtemperatur möglich, was hauptsächlich bei der Erwärmung von Si-haltigen Trafoblechen erforderlich ist.
Aus LU-A-41760 ist ein Rollenherdglühofen, insbesondere für Bleche bekannt mit mindestens teilweise angetriebenen Herdrollen, wobei mindestens in einem Abschnitt des Ofens ein zwischen die Herdrollen greifender, über und unter die Herdrollenebene heb- und senkbarer Hubrost angeordnet ist.
Für die beschriebene Verfahrens- und Betriebsweise bietet sich also vorteilhaft der Rollenherdofen an. Jedoch ist hierbei wegen der hohen Ziehtemperaturen, z.B. 1300 °C, und der Brammenmassen bis zu 50 t die erhebliche Erwärmung und damit die Standfestigkeit von innerhalb des Ofenraumes fest installierten Förderrollen das Hauptproblem. Außerdem verursacht die übliche Wasserkühlung der Förderrollen innerhalb des Ofenraumes noch zusätzliche Wasser- und Energiekosten.
Auch ist man bestrebt, aus energiewirtschaftlichen Erwägungen den Ofenraum in Anpassung an den Wärmgut-Durchsatz so schmal und so niedrig wie nur möglich zu halten. Dies stieß bei den bekannten Rollenhubherdöfen jedoch wegen des Platzbedarfes für die Rollgänge einschließlich ihrer Lagervorrichtungen und Kühlvorrichtungen auf Schwierigkeiten. Denn vorzugsweise sollte in solchen öfen ebenfalls eine Erwärmung von Bandmaterial bis auf Ziehtemperatur und der Temperaturausgleich über die gesamte Länge der Wärmgutstücke bis auf Temperaturen zwischen 1000 bis 1300 °C möglich sein.
Es ist bekannt, zum Temperaturausgleich der gegossenen Wärmgutstücke, insbesondere von durch eine Pendelschere unterteilten Stahlbändern, zwischen der Gießmaschine und der Walzstraße einen Ausgleichsofen anzuordnen, für den beispielsweise ein Zweizonen-Rollenherdofen verwendet wird. Hierbei sind in der Regel der, von der Gießmaschine aus gesehen vordere Ofenbereich als Heizzone und der nachfolgende Ofenbereich als Ausgleichszone ausgelegt. Das führt oftmals dazu, daß das Wärmgut über die Länge gesehen, in der Heizzone ungleichmäßig erwärmt wird. Insbesondere bei Bändern wirkt sich dies sehr nachteilig aus, weil die Heizzeit zwischen Bandanfang und Bandende sehr unterschiedlich ist. Aber auch bei anderen, in Reihe durchlaufenden Wärmgutstücken treten leicht die Ungleichmäßigkeiten in der Erwärmung auf. Folglich muß die nachfolgende Ausgleichszone des Wärmofens für den Temperaturausgleich entsprechend lang ausgelegt werden.
In der DE-C-661139 ist außerdem ein Rollenförderer für die Förderung von Blechen und Bändern durch Wärmeöfen bekannt, bei dem je zwei Förderrollen auf zwei übereinander angeordneten Achsstummeln vorgesehen sind, die durch Aussparungen in den Ofen hineingreifen und die Ränder der Bleche und Bänder erfassen, und die zwecks Schonung gegen die Wärmeeinwirkung im Leerlauf aus dem Ofen entfernbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das wirtschaftlicher als die bekannten Verfahren anwendbar ist und mit dem die vorbeschriebenen erheblichen Kosten vermieden oder weitgehend gemindert werden, und einen hierfür geeigneten Wärmofen zu schaffen, mit dem die vorgenannten Probleme gelöst werden.
Die verfahrensmäßige Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Hierdurch wird eine erhöhte Anpassungsfähigkeit des Wärmprozesses an alle gängigen Wärmgutstücke von brammen bis zu relativ schmalen Bändern erreicht, was zu einer erheblichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit führt. Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht, daß der die Wärmgutstücke durch den Ofenraum transportierende Förderrollgang nur diskontinuierlich für kurze Verweilzeiten in den Ofenraum bewegt und der Ofenraumhitze ausgesetzt wird, während er dazwischen, in den längeren Ruhephasen, in denen die Wärmgutstücke auf den Ablageböcken des Herd- oder Balkensystems ruhig liegen und erhitzt werden, sich außerhalb des Ofenraumes befindet und gekühlt wird. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Wärmebelastung und damit auch des Verschleißes der gesamten Förderrollen-Vorrichtung und ermöglicht einen größeren Spielraum in der Bestimmung der Durchsatzleistung. Die übliche aufwendige Vorrichtung zur Wasserkühlung und die Energiekosten zu deren Unterhaltung können gänzlich eingespart werden, da eine einfache Luftkühlung außerhalb des Ofenraumes ausreicht, so daß diese mit einfachen Mitteln betrieben werden können.
Dieses Verfahren ermöglicht es ferner, das Hubsystem unterschiedlich und damit passend zu den weiteren Erfordernissen zu gestalten. So können die Förderrollen von der einen oder von beiden Längsseiten des Wärmofens auf einem vorbestimmten Niveau in den Ofenraum hinein-und aus diesem herausschiebbar sein, während die Ablageböcke des Herdes bzw. des Balkensystems als Hubelemente heb- und senkbar ausgelegt sind.
Es können aber auch die Förderrollen sowohl in der vorbeschriebenen Weise waagerecht wie auch zusätzlich senkrecht bewegbar sein, so daß die Förderrollen als Hubelemente ausgelegt sind, während die Ablageböcke die feststehenden Teile des Hubherd- bzw. Hubbalkensystems darstellen. Dieses letztgenannte Verfahren ermöglicht auf einfache Weise das schrittweise Vorwärtsbewegen der Wärmgutstücke. Um Kühlschatten zu verhindern, wird gemäß Anspruch 4 das Wärmgut von den Förderrollen angehoben und in sowie quer zur Förderrichtung bewegt. Denn die hierfür vorteilhaft zu beiden Seiten des Ofens angeordneten Förderrollen und Vorrichtungen für deren Betrieb ermöglichen problemlos Getriebeanordnungen, mit denen die Förderrollen getrennt gesteuert und betrieben werden können. Zur Vermeidung der sogenannten Kühlschatten können die sowohl waagerecht wie auch senkrecht bewegbaren Förderrollen derart einzeln oder paarweise gesteuert werden, daß Wärmgutstücke, die auf relativ schmalen, längs des Ofens verlaufenden Ablageböcken quer zur Durchlaufrichtung liegen, beim Absetzen auf die Ablageböcke von den Förderrollen mit kurzem Seitenschritt um die Kühlschattenbreite versetzt auf die Ablageböcke abgesetzt werden. Dieses seitliche Versetzen der Wärmgutstücke kann während des Ofendurchlaufs mehrfach erfolgen, um eine gute Aufheizung der Wärmgutstücke in ihrem Auflagebereich zu erreichen.
Wegen der geringen Auflagenflächen der balkenförmigen Ablageböcke und der Förderrollen, mit denen sie unter die Wärmgutstücke fassen, wird vorgeschlagen, daß jede Bewegung zueinander im Moment der Berührung äußerst behutsam erfolgt. Dies wird erreicht, indem das Wärmgut von den Förderrollen mit anfänglicher Schleichgangbewegung von den Ablageböcken abgehoben und in letzter Bewegungsphase mit der gleichen Schleichgangbewegung wieder auf die Ablageböcke abgesenkt wird. Dieselbe Wirkung wird aber auch erreicht, wenn das Wärmgut von den Ablageböcken eines Hubherd- bzw. Hubbalken-Systems über das Niveau der Förderrollen angehoben und nach deren Einfahren unter das Wärmgut mit einer Schleichgangbewegung auf die Förderrollen abgesenkt sowie nach der Förderbewegung erneut im Schleichgang der Ablageböcke von den Förderrollen abgehoben wird.
Für relativ leichtgewichtige Wärmgutstücke reicht es oftmals aus, wenn nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 5 für den Wärmgut-Transport auf nur einer Seite des Ofenraumes angeordnete, quer zur Förderachse hin- und herbewegliche Förderrollen in den Ofenraum zwischen den angehobenen Ablageböcken bis unter das auf diesen Ablageböcken aufliegende Wärmgut bewegt werden, daß daraufhin sich die Ablageböcke absenken und die Förderrollen das Wärmgut längs des Ofenraums transportieren, wonach die Ablageböcke erneut angehoben und die Förderrollen aus dem Ofenraum bewegt werden.
Hierdurch ist eine besonders rationelle und für Wärmgutstücke, wie Knüppel und Bänder, weitgehend kostengünstige Betriebsweise ermöglicht. Bei geringstmöglicher Breite des Wärmofens kann die Beheizungskapazität ohne wesentlichen Wärmeverlust ganz auf das reduzierte Volumen des Ofenraumes und auf den Durchsatz sowie den Vorwärmzustand der Wärmgutstücke eingestellt werden. Allerdings werden bei schwereren Wärmgutstücken, wie dünnen Brammen und Blöcken, zweckmäßig gemäß Anspruch 6 die Förderrollen bzw. deren Achsen in der Endphase ihrer Einschubbewegung in den Ofenraum mit ihren frei schwebenden Achsenden in eine stützende Halterung bewegt.
Vorzugsweise bei breiteren Wärmöfen für größere Durchsatzleistung werden die Förderrollen zweckmäßig von beiden Längsseiten des Wärmofens ausgehend in den Ofenraum bewegt.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient insbesondere der ausgeglichenen Erwärmung von langem Wärmgut, z.B. Bandmaterial, indem das Wärmgut gemäß Anspruch 8 nach Eintritt in den Ofenraum vorerst eine schwach bzw. nicht fremdbeheizte Einlaufzone und erst danach die Heizzone mit Erwärmung und Ausgleich auf die Endtemperatur durchläuft. Hierbei wird das Wärmgut nach dem Austritt aus der Gießanlage und noch vor dem Eintritt in die Heizzone in einem Vorofenraum mit Einlaufzone des Wärmofens einem temperaturausgleichenden Warmhalteprozeß ausgesetzt, wobei die Ofenraumtemperatur in dieser Einlaufzone nicht oder nur wenig über der Wärmgut-Einlauftemperatur, besser darunter liegt. Das Wärmgut verbleibt in dieser Einlaufzone, bis die Heizzone vollkommen oder mindestens in der Länge der Wärmgutstücke frei ist von dem vorausgegangenen Wärmgut und wird erst dann durch schnelle Beförderung in die Heizzone transportiert. Das Wärmgut wird folglich innerhalb dieser Einlaufzone lediglich einer Warmhalte- und Ausgleichstemperatur ausgesetzt. Dieses Verfahren findet vorteilhaft in einem Zweizonen-Rollenherdofen Anwendung.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient vorzugsweise ein Wärmofen nach Anspruch 10. Hierbei können die Förderrollen gemäß in der aus dem Ofenraum herausgezogenen Endlage von außerhalb des Ofenraumes installierten Kühlleitungen, vorzugsweise von Kühlluftleitungen gekühlt werden.
Um zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die senkrechte Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken zu erhalten, können gemäß der Ansprüche 12 und 13 entweder die Förderrollen in der in den Ofenraum eingeschobenen Endlage oder die Wärmgut-Ablageböcke senkrecht bewegbar sein. In beiden Fällen ist die Anordnung der Förderrollen zu beiden Seiten oder nur auf einer Längsseite außerhalb des Ofenraumes möglich. Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Herd- oder Balkensystems wie auch der Förderrollen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 14 bis 16.
Bei einem Wärmofen für relativ langes und schwergewichtiges Halbzeug, wie es oftmals Knüppel sind, kann der Wärmofen für die Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens relativ schmal gehalten werden, wobei zweckmäßig die Ablageböcke des Hubherd-bzw. Hubbalkensystems gegenüber den Förderrollen heb-und senkbar ausgebildet sind. Hierfür wird wegen der nicht unerheblichen Belastung der Förderrollen vorgeschlagen, daß die Förderrollen, wenn sie gemäß Anspruch 17 nur auf einer Seite außerhalb des Ofenraumes quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herbeweglich angeordnet sind und durch die Ofen-Seitenwand unter das Wärmgut bis zum Eingriff in das Hubherd- bzw. Hubbalkensystem einschiebbar sind, nach Anspruch 18 in der gegenüberliegenden Ofen-Seitenwand in auf Höhe der Forderrollen angeordneten Lagereinsätzen gelagert werden, in die die frei schwebenden Achsenden der Förderrollen einschiebbar sind. Zweckmäßig bestehen diese Lagereinsätze gemäß Anspruch 19 aus einem hoch beanspruchbaren Feuerfeststoff, vorzugsweise einer Al₂O₃-(hochtonerde- bzw. aluminiumoxid-)haltigen oder ZrO₂-(zirkonoxid-)haltigen Keramik.
Hierdurch können, wie bereits erwähnt, die Wärmöfen besonders schmal ausgebildet sein mit nur auf einer Seite erforderlichem Raum für die Förderrollen-Lager und -Antriebe sowie nur auf diese Seitenwand reduzierte Durchbrüche, während die Wärmöfen auf der anderen Längsseite gänzlich geschlossen sind und mit dieser Seitenwand dicht an anderen Anlagenteilen aufstellbar sind. Diese Maßnahmen bieten sowohl platzmäßig wie auch energiewirtschaftlich einen erheblichen Vorteil.
Wird dagegen ein hoher Durchsatz (z.B. aufgrund größerer Wärmgutbreiten) bei der Wärmbehandlung des Wärmguts verlangt, ist zweckmäßig der Wärmofen gemäß den Ansprüchen 10 und 20 mit zu beiden Seiten des Ofenraumes angeordneten Förderrollen auszustatten, wobei sich die Förderrollen im Ofenraum vorteilhaft etwa bis zu dessen Längsmitte erstrecken.
Für den Wärm- und Temperaturausgleichsprozeß für langes, z.B. bandförmiges Halbzeug, wird als besonders vorteilhaft ein Zweizonen-Rollenherdofen vorgeschlagen, dessen nur die Heizzone bildender Ofenraum gemäß Anspruch 10 ausgebildet ist mit zu beiden Seiten oder nur auf einer Längsseite seines Rollenhubherd-Systems außerhalb des Ofenraumes angeordneten Förderrollen für das Wärmgut. Diesem Ofenraum mit der Heizzone ist gemäß Anspruch 22 ein weiterer, eine Einlaufzone bildender Ofenraum in der Art eines Vorofens mit fest installierten Förderrollen vorgeschaltet, wobei dieser letztgenannte Vorofenraum keine oder eine nur schwach ausgelegte Beheizungsvorrichtung aufweist, so daß dieser Vorofenraum relativ kühl gehalten ist und keinerlei oder nur geringe Maßnahmen zur Kühlung der Rollgänge erforderlich macht.
Eine solche Anlage ist in der Herstellung und in der Unterhaltung wirtschaftlich, denn der Förderrollgang in der Einlaufzone erfordert, wie vorerwähnt, keinen besonderen Aufwand und auch die eventuellen Beheizungskosten für den Warmhalte- und Temperaturausgleichsprozeß innerhalb dieser Einlaufzone können vernachlässigt werden, da der Ofenraum überwiegend von dem einlaufenden heißen Wärmgut beheizt wird. In der Regel reicht eine gute Faserisolierung des Ofengehäuses in der Einlaufzone aus.
Weitere Ausgestaltung des Wärmofens zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens werden nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele eines Wärmofens beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt. Diese zeigen:

Figur 1: einen vertikalen Längsschnitt durch einen Wärmofen mit einem Einzonen-Ofenraum und einem Rollen-Hubherdsystem für das Wärmgut;
Figur 2: einen Querschnitt nach Linie II-II der Figur 1, mit senkrecht bewegbaren Ablageböcken eines Hubherdes, in vergrößertem Maßstab;
Figur 3: einen Querschnitt wie in Figur 2, jedoch mit feststehenden Herd-Ablageböcken und heb- und senkbaren Förderrollen, in einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4: eine Draufsicht mit Schnittdarstellung gemäß Linie IV in Figur 3, in verkleinertem Maßstab;
Figur 5: einen Querschnitt wie in Figur 3, jedoch eines Wärmofens mit feststehenden Ablagebalken und ebenfalls heb- und senkbaren Förderrollen, in einer dritten Ausführungsform;
Figur 6: einen Querschnitt wie in Figur 5 mit heb- und senkbaren Herd-Ablageböcken und nur in einer waagerechten Ebene bewegbaren Förderrollen, in einer vierten Ausführungsform; und
Figur 7: einen Längsschnitt durch einen Zweizonen-Wärmofen mit in Einlaufzone und Aufheizzone unterteiltem Ofenraum.

In den Zeichnungen, Figuren 1 bis 6, ist ein Wärmofen mit üblicher Brennerbeheizung dargestellt. Dessen Ofenraum 10 erstreckt sich längs zwischen zwei Seitenwänden 11 bzw. 11a und 11b und den sich gegenüber liegenden Stirnwänden mit verschließbaren öffnungen 12. Nicht dargestellte Vorrichtungen dienen zum Einführen und Entnehmen der Wärmgutstücke 13 durch diese stirnseitigen öffnungen 12.
Für die Auflage und den diskontinuierlichen Transport der Wärmgutstücke 13 längs durch den Ofenraum 10 dient in dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ein Rollen-Hubherdsystem mit senkrecht beweglichen keramischen Ablageböcken 14 eines Hubherdes. Als dessen feststehende, also in einer gleichbleibenden Höhe verbleibende Ablageelemente dienen Förderrollen 15, die jedoch waagerecht bewegbar sind. Die senkrechte Relativbewegung zwischen den Förderrollen 15 und den Ablageböcken 14 erfolgt diskontinuierlich in vorbestimmten Zeitabständen.
Die Förderrollen 15 sind mit ihren Lager- und Getriebekästen 16 sowie ihren Antriebsvorrichtungen 17 in zwei Reihen beiderseits des Ofenraumes 10 auf der Außenseite der Wärmofen- Seitenwände 11 angeordnet und jeweils quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herverfahrbar gelagert. Die beiden Seitenwände 11 haben auf Höhe der Förderrollen 15 im Durchmesser angepaßte Durchbrüche 18, die bei ausgefahrenen Förderrollen 15 von deren, auf Höhe des Außenrandes 29 der Durchbrüche 18 verbleibenden Stirnflächen 23 der Förderrollen 15 weitgehend verschlossen sind.
Gemäß der Darstellung nach den Figuren 1 und 2 werden die Förderrollen 15 durch eine aus dem Getriebekasten 16 heraustretende Schubvorrichtung 19 auf Tragarmen 20 mit Rollenführung kurzzeitig durch die offenen Durchbrüche 18 hindurch zum Eingriff in das Hubherdsystem in den Ofenraum 10 unter die angehobenen Wärmgutstücke 13 hinein- und nach dem Weiterbefördern der Wärmgutstücke 13 wieder aus dem Ofenraum 10 herausbewegt. Ein von dieser Schubvorrichtung 19 gesteuerter, nicht dargestellter Drehantrieb für die Förderrollen 15 bewirkt, daß diese nur kurzzeitig betätigt werden, sobald sie unter die Wärmgutstücke 13 geschoben sind und diese nach dem Absenken der Ablageböcke 14 des Hubherdes das Wärmgut 13 tragen. Die Wärmgutstücke 13 werden von den Förderrollen 15 einen vorbestimmten Schritt transportiert und wieder von den erneut angehobenen Ablageböcken 14 übernommen, damit die Förderrollen 15 für die Zeit der nächsten Aufheizphase wieder aus dem Ofenraum 10 herausfahrbar sind. In der herausgefahrenen Endlage kann die Drehbewegung der Förderrollen 15 oder ein separates Gebläse für eine Luftkühlung der Förderrollen 15 sorgen.
Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Wärmgut-Ablageböcke 14 des Hubherdes auf die Länge des Herdsystems in Sektionen mit Zwischenräumen 21 aufgeteilt, in die die Förderrollen 15 für die Aufnahme und den Transport der Wärmgutstücke 13 eingreifen.
Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Im Ruhezustand während des Aufheizens des Wärmgutes 13 befinden sich die Ablageböcke 14 des Hubherdes mit dem Wärmgut 13 in angehobener Stellung. Das Anheben erfolgt in bekannter Weise über ein in Figur 1 nur zum Teil dargestelltes Hubwerk 22, dessen Konstruktion hierin nicht wesentlich und deshalb auch nicht näher erläutert ist.
Für den Transport des Wärmguts 13 werden die mit ihren freien Stirnflächen 23 vor dem Außenrand 29 der Durchbrüche 18 stehenden Förderrollen 15 in deren Längsachsrichtung in den Ofenraum 10 zwischen zwei Ablageböcken 14 des Hubherdes bis unter das Wärmgut 13 bewegt und in den Endlagen festgehalten. Die Ablageböcke 14 werden abgesenkt und legen das Wärmgut 13 im Schleichgang sanft auf den Förderrollen 15 ab. Das Förderrollen-System ist mit ausreichendem Bewegungsraum federnd gelagert, so daß jede Förderrolle 15 das Wärmgut 13 unterfaßt und abstützt. Sobald die Ablageböcke 14 des Hubherdes ihre unter Position erreicht und das Wärmgut 13 freigegeben haben, wird die Drehbewegung der Förderrollen 15 durch den Antrieb 17 eingeleitet. Gleichzeitig werden die Türen 24 der stirnseitigen öffnungen 12 für die Entnahme einerseits und Eingabe andererseits eines Wärmgutstückes 13 bzw. eine Wärmgutcharge kurzzeitig angehoben.
Die sich gegenüberliegenden Förderrollen 15 können innerhalb der Ofenlänge verschiedenen Bewegungssektionen zugeordnet werden. Durch eine Steuerung wird für jede Sektion festgelegt, ob das dortige Wärmgut 13 auf den Förderrollen 15 im Ruhestand verharrt oder bewegt wird, z.B. für das Dechargieren einzelner Wärmgutstücke 13.
Sobald die Zielposition des Wärmgutes 13 erreicht ist, wird die Drehbewegung der Förderrollen 15 gestoppt und die Ablageböcke 14 des Hubherdes werden angehoben. Dabei werden die Wärmgutstücke 13 wieder von den Ablageböcken 14 übernommen, so daß sämtliche Förderrollen 15 sogleich nach der Entlastung von der Schubvorrichtung 19 zurück in die Position außerhalb des Ofenraumes 11 gezogen werden können.
Die Wärmgut-Transportzeit beträgt gegenüber den mehrere Minuten andauernden Ruhephasen des Wärmguts 13 in der Regel nur ca. 5 bis 35 Sekunden. Während dieser Zeit werden die Förderrollen 15 nur wenig aufgeheizt, so daß deren Ruhezeit außerhalb des Ofenraumes 10 in der Regel für eine Luftkühlung der Rollen 15 ausreicht. Lediglich in Sonderfällen kann eine Wasserkühlung notwendig, dann aber auch außerhalb des Ofenraumes 10 eingesetzt werden. In jedem Fall sind die Energie- und Kühlkosten der Förderrollen 15 gegenüber den bekannten Verfahren stark reduziert, weil nur wenig Verweilzeit pro Stunde im heißen Ofenraum 10 erforderlich ist. Die geringe Rollenerhitzung ergibt eine gute Standfestigkeit, denn Rollentemperaturen von bis zu 1100 °C, wie sie bei den bekannten Rollen-Hubherdöfen unvermeidlich sind, treten hierbei nicht mehr auf.
Die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 ermöglicht, daß das Wärmgut 13 besonders gleichmäßig erhitzt und ausgeglichen werden kann, wenn statt der höhenbeweglichen Ablageböcke 14 des Herdes umgekehrt die Förderrollen 25 nicht nur in der waagerechten Ebene, sondern in der eingeschobenen Endlage ebenfalls senkrecht bewegbar sind.
Hierdurch wird das Wärmgut 13 mit Hilfe der hier dargestellten Förderrollen 25 von den unbeweglich verbleibenden Ablageböcken 26 abgehoben. Sind nun die Förderrollen 25 sogar gemäß Figur 4 einzeln jeweils für sich in der Höhe bewegbar, ist es leicht möglich, diese jeweils für sich allein oder paarweise auch in der Seitenbewegung so zu steuern, daß sie quer zur Förderrichtung liegende Wärmgutstücke 13 beim Wiederaufsetzen auf die feststehenden Ablageböcke 14 durch deren seitliches Versetzen den Kühlschatten freilegen und dessen Beheizung ermöglichen.
Wird der Wärmofen mit relativ schmalen Blöcken oder Knüppeln 13 beschickt, werden diese oft in der Längsrichtung des Ofenraumes 10 auf unbeweglichen Ablageböcken 26 eines Balkensystems abgelegt, wie in Figur 5 dargestellt ist. Die Ablageböcke 26 erstrecken sich dann quer zur Förderrichtung des Wärmgutes 13. Hierbei sind die heb- und senkbaren Förderrollen 25 zweckmäßig mit ringförmigen Führungsnuten 27 versehen, die in ihrer Breite der Wärmgut-Breite entsprechen. Die Anzahl der Führungsnuten 27 pro Förderrolle 25 ist vorteilhaft der Anzahl der Rückschubpositionen der Förderrolle 25 angepaßt. Dadurch können wahlweise mehrere oder einzelne Blöcke bzw. Knüppel 13 transportiert und auch dechargiert werden, während der Rest in der Ruheposition auf den Ablageböcke 26 verbleibt. In Figur 5 wird dargestellt, wie mit der einen Führungsnut 27 der Förderrollen 25 ein erwärmter Block 13 erfaßt und angehoben ist, um ihn durch die eine stirnseitige Ofenraum-öffnung 12 nach außen zu befördern, während die weiteren Blöcke 13 noch im Ofenraum 10 verbleiben.
Bei diesen Ausführungsformen nach den Figuren 3 bis 5 sind auf den Außenseiten der Seitenwände 11 für jeden Durchbruch 18 eine oder für alle Durchbrüche 18 einer Seitenwand 11 eine durchgehende Tür 28 angeordnet, mit der die Durchbrüche 18 während der Aufheizphasen bei ausgefahrenen Förderrollen 25 geschlossen werden.
In der Figur 6 ist eine vierte Ausführungsform des vorgeschlagenen Wärmofens mit einem Ofenraum 10 dargestellt, der in Höhe und Breite weitgehend auf die Querschnittsmaße der Wärmgutstücke 13 ausgelegt ist. Die Wärmgutstücke 13, z.B. Dünnbrammen, liegen jeweils längs hintereinander in einer Reihe auf den zwischen die Ablageböcke 14 des Hubherdes eingefahrenen Förderrollen 40, während die Ablageböcke 14 abgesenkt sind.
Die auf die gesamte Länge des Ofenraumes 10 im Wechsel mit den Ablageböcken 14 aufgeteilten Förderrollen 40 werden auf nur einer, also jeweils auf der gleichen Seite außerhalb des Ofenraumes 10 neben der einen Wärmofen-Seitenwand 11a von den Tragarmen mit Rollenführung 20 gehalten. Nicht dargestellte Antriebe bewegen die Förderrollen 40 durch die geöffneten Durchbrüche 18 dieser einen Seitenwand 11a des Wärmofens in den Ofenraum 10 hinein bis in die dargestellte Lage unter den Wärmgutstücken 13. Diese werden dann nach dem Absenken der Ablageböcke 14 kurzzeitig durch eine Drehbewegung der Förderrollen 40 längs durch den Ofenraum 10 mit jeweiliger Entnahme eines Wärmgutstückes 13 auf der Entnahmeseite des Wärmofens befördert.
Hierbei lagern die freischwebenden Achsenden 41 der Förderrollen 40 in Lagereinsätzen 42 der gegenüberliegenden zweiten Seitenwand 11b des Wärmofens. Diese Lagereinsätze 42 bestehen aus einem hochbeanspruchbaren Feuerfeststoff, für den eine Al₂O₃-(hochtonerde- bzw. aluminiumoxid-)haltige oder ZrO₂-(zirkonoxid-)haltige Keramik vorgeschlagen wird. Diese Lagereinsätze 42 sind in der zweiten Seitenwand 11b genau gegenüber den Durchbrüchen 18 der ersten Seitenwand 11a des Wärmofens eingemauert und haben auf Höhe der Achsenden 41 der Förderrollen 40 kreisrunde, nur auf der Innenseite offene Ausnehmungen 43, in die für die diesseitige Lagerung der Förderrollen 40 deren Achsenden 41 eingeschoben und, wie in der Figur 6 dargestellt ist, in Position gehalten werden. Es versteht sich, daß das unterschiedliche Wärmedehnungsverhalten durch eine ausreichende Toleranz in den Durchmessern von Ausnehmung 43 und Achsende 41 zu berücksichtigen ist.
Die nicht dargestellten Antriebsvorrichtungen für die Förderrollen 40 bewegen diese sogleich nach der Förderbewegung und der erneuten übernahme der Wärmgutstücke 13 durch die inzwischen angehobenen Ablageböcke 14 wieder aus dem Ofenraum 10, also aus der dargestellten Lage in die Ruhelage außerhalb des Ofenraumes 10. Hiernach werden die Durchbrüche 18 durch Absenken der Türen 28 geschlossen und das Wärmgut 13 ruht auf den Ablageböcken 14 bis zum nächsten Förderschritt, für den die Förderrollen 40 erneut in den Ofenraum 10 eingefahren werden.
Für die Behandlung, also beispielsweise vom Spannungsfreiglühen bis zum Hochtemperatur-Erwärmen, von relativ leichtgewichtigem Bandmaterial, kann es ausreichen, die Förderrollen 40 nur auf der einen Längsseite des Wärmofens zu lagern, so daß auf die gegenüber den Durchbrüchen 18 möglichen Stützlager, also z.B. die Lagereinsätze 42, verzichtet werden kann.
Die Figur 7 zeigt eine Weiterentwicklung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels für einen Zweizonen-Wärmofen, der zur Wärmebehandlung von Stahlbändern geeignet ist. Dargestellt ist ein vertikaler Längsschnitt durch einen aus zwei Ofenabschnitten A und B bestehenden Zweizonen-Wärmofen mit einem längs durchgehenden Rollenherd-System. In der dargestellten Ausführung ist einem die Heizzone bildenden Rollenhubherd-Ofenraum 10, etwa in der Bauweise der Figuren 1 und 2, ein Rollenherd-Vorofenraum 30 als Einlaufzone vorgeschaltet.
Der Rollenhubherd-Ofenabschnitt A hat in seinem die Heizzone bildenden Ofenraum 10 eine übliche Brennerbeheizung, die für eine Aufheizung bis zu einer Temperatur von mindestens 1300 °C geeignet ist. Der Ofenraum 10 erstreckt sich längs zwischen zwei Seitenwänden und sich gegenüberliegenden Stirnwänden mit lediglich zur einen Seite nach außen verschließbaren öffnungen 12. Die Wärmgutstücke 13 sind Stahlbandabschnitte und werden durch im einzelnen bereits vorstehend beschriebene Vorrichtungen eines Rollenhubherd-Systems 14, 15 transportiert und danach von einer nicht dargestellten Entnahmevorrichtung durch die ausgangsseitige öffnung 12 entnommen.
Für die Auflage und den Transport der Wärmgutstücke 13 durch die Heizzone weist das Rollenhubherd-System die, bereits zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, senkrecht beweglichen keramischen Ablageböcke 14 des Hubherdes und als dessen feststehende Ablageelemente Förderrollen 15 bzw. 40 auf, die lediglich waagerecht bewegbar sind. Diese Förderrollen 15 bzw. 40 sind mit ihren hier nicht dargestellten Lager- und Getriebekästen sowie in ihren Antriebsvorrichtungen je nach Breite des Stahlbandes und des Ofenraumes in einer Reihe auf einer Seite oder in zwei Reihen beiderseits des Ofenraumes 10 auf der Außenseite der Wärmofen-Seitenwände angeordnet.
Auch hier werden die Förderrollen 15 bzw. 40 jeweils quer zur Wärmgut-Förderrichtung durch die Durchbrüche der einen oder der beiden Seitenwände des Wärmofens kurzzeitig zum Eingriff in das Hubherd-System in den Ofenraum 10 hinein und nach dem Weiterbefördern der Wärmgutstücke wieder aus dem Ofenraum 10 herausbewegt. Das Wärmgut 13, hierin also die Stahlband-Abschnitte, läuft in Pfeilrichtung längs durch die Heizzone im Ofenraum 10. In der Durchlaufrichtung ist dem vorbeschriebenen Rollenhubherd-Ofenabschnitt A ein Rollenherd-Ofenabschnitt B mit einem Vorofenraum 30 vorgeschaltet, der die Einlaufzone bildet. Dieser Vorofenraum 30 enthält einen stationär angeordneten Förderrollengang 31, auf dem das durch die stirnseitige Eintrittsöffnung 32 einlaufende Wärmgut 13 längs durch die Einlaufzone im Vorofenraum 30 bis in die nachfolgende Heizzone im Ofenraum 10 geführt wird.
Diese Einlaufzone wird relativ kühl gehalten. Deren Vorofenraum 30 weist nur wenige Heizbrenner 33 auf für die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur, die etwa der Einlauftemperatur des Wärmguts 13 entspricht bzw. etwas darunterliegt. Damit wird schon vorweg ein guter Temperaturausgleich erreicht, noch bevor nach einem Dechargiervorgang durch die Entnahmeöffnung 12 und damit teilweisem oder vollständigem Entleeren des Ofenraumes 10 mit schneller Förderbewegung erneut ein Wärmgutstück 13 in diesen Ofenraum 10, also aus der Einlaufzone in die Heizzone transportiert wird, wo es dann bis auf Endtemperatur für die Weiterverarbeitung erhitzt wird.
Dem Vorofenraum B (Einlaufzone) ist eine Schere 34 vorgeschaltet, die das von einer nicht dargestellten Gießanlage einlaufende Stahlband auf passende Abschnittslänge schneidet und damit die Wärmgutstücke 13 abtrennt.
Zwischen den Ofenabschnitten A und B befinden sich Trennwände 35 mit den korrespondierenden stirnseitigen öffnungen 12 für den Durchtritt der Wärmgutstücke 13. Die Trennwände 35 sind durch eine Isolierfaser-Zwischenschicht 36 gegenseitig wärmeisoliert, die gleichzeitig die die beiden Zonen miteinander verbindenden Durchtrittslöcher 12 für die Wärmgutstücke 13 rundherum dicht umschließt.

Claims

Verfahren zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen, Stahlbändern und dergleichen Wärmgut in einem Wärmofen mit einem Ein- oder Mehrzonen-Ofenraum, der für die Ablage und einen diskontinuierlichen Transport des Wärmguts mit einem Rollen- und Hubherd- bzw. Hubbalken-System ausgebildet ist, wobei das Wärmgut mindestens beim Durchlauf der Heizzone des Ofenraumes in den Ruhephasen während des Aufheizens des Wärmguts auf den Ablageböcken eines Herd- oder Balkensystems gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß für den Wärmgut-Transport seitlich außerhalb des Ofenraumes angeordnete, quer zur Förderachse hin- und herbewegliche einfache Förderrollen durch Ofenwand-Durchbrüche in den Ofenraum bis unter das Wärmgut bewegt werden, daß danach die Wärmgutstücke infolge senkrechter Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken ausschließlich auf den Förderrollen lose aufliegend durch deren Antrieb im Ofenraum transportiert werden, daß hiernach infolge erneuter senkrechter Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken letztere das Wärmgut wieder aufnehmen und die Förderrollen sich für die Zeit der nächsten Ruhephase aus dem Ofenraum bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmgut von den Förderrollen mit anfänglicher Schleichgangbewegung von den Ablageböcken abgehoben und in letzter Bewegungsphase mit gleicher Schleichgangbewegung wieder auf die Ablageböcke abgesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmgut von den Ablageböcken eines Hubherd- bzw. Hubbalken-Systems über das Niveau der Förderrollen angehoben und nach deren Einfahren unter das Wärmgut mit einer Schleichgangbewegung auf die Förderrollen abgesenkt sowie nach der Förderbewegung erneut im Schleichgang der Ablageböcke von den Förderrollen abgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmgut von den Förderrollen angehoben und in der Förderrichtung bewegt wird, wobei die Wärmgutstücke gleichzeitig von den Förderrollen quer zur Förderrichtung bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß für den Wärmgut-Transport auf nur einer Seite des Ofenraumes angeordnete, quer zur Förderachse hin- und herbewegliche Förderrollen in den Ofenraum zwischen den angehobenen Ablageböcken bis unter das Wärmgut bewegt werden, wonach sich die Ablageböcke absenken und die Förderrollen das Wärmgut längs des Ofenraums transportieren, und daß danach die Ablageböcke erneut angehoben und die Förderrollen aus dem Ofenraum bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen in der Endphase ihrer Einschubbewegung in den Ofenraum mit ihren frei schwebenden Achsenden in eine stützende Halterung bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen von beiden Längsseiten des Wärmofens ausgehend in den Ofenraum bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmgut nach Eintritt in den Ofenraum vorerst eine schwach bzw. nicht fremdbeheizte Einlaufzone und erst danach die Heizzone mit Erwärmung und Ausgleich auf die Endtemperatur durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmgut in der Einlaufzone lediglich einer Warmhalte- und Ausgleichstemperatur ausgesetzt wird, die etwa der Einlauftemperatur des Wärmguts entspricht bzw. mindestens diese Einlauftemperatur nicht wesentlich übersteigt.
Wärmofen für Brammen, Knüppel, Bleche, Stahlbänder und dergleichen Wärmgut, mit einem Ein- oder Mehrzonen-Ofenraum, der zur Ablage und für den diskontinuierlichen Transport der Wärmgutstücke mit einem Rollen- und Hubherd- bzw. Hubbalken-System ausgerüstet ist mit einer mindestens im Bereich der Heizzone des Ofenraumes auf dessen Länge aufgeteilten Anzahl Förderrollen zur Durchführung der Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen (15, 25, 40) außerhalb des Ofenraumes (10) und quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herbeweglich gelagert sind und daß die Ofenraum-Seitenwände (11, 11a) den Förderrollen (15, 25, 40) angepaßte und verschließbare Durchbrüche (18) aufweisen, durch die die Förderrollen (15, 25, 40) mit diskontinuierlichem Bewegungsablauf bis zum Eingriff in das Hubherd- bzw. Hubbalken-System (14, 26) unter das Fördergut (13) einschiebbar und wieder herausziehbar sind, wobei die Förderrollen (15, 25, 40) mindestens in der eingeschobenen Endlage in der Wärmgut-Förderrichtung drehbar sind und das Fördergut während des Transportes ausschließlich auf den Förderrollen (15, 25, 40) aufliegt.
Wärmofen nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen (15, 25, 40) in der aus dem Ofenraum (10) herausgezogenen Endlage von außerhalb des Ofenraumes (10) installierten Kühlluftleitungen luftgekühlt sind.
Wärmofen nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen (25) in der in den Ofenraum (10) eingeschobenen Lage senkrecht bewegbar sind.
Wärmofen nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmgut-Ablageböcke (14) senkrecht bewegbar sind.
Wärmofen nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmgut-Ablageböcke (14, 26) auf die Länge des Herd- oder Balkensystems in Sektionen mit Zwischenräumen (21) aufgeteilt sind, in die die Förderrollen (15, 25, 40) in ihrer eingeschobenen Lage eingreifen.
Wärmofen nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen (25) ringförmige Führungsnuten (27) aufweisen.
Wärmofen nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsnuten (27) der Förderrollen (25) mindestens die Breite der Wärmgutstücke (13) aufweisen.
Wärmofen nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen (40) nur auf einer Seite außerhalb des Ofenraumes (10) quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herbeweglich angeordnet sind und nur die diesseitige Ofenraum-Seitenwand (11a) den Förderrollen (40) angepaßte Durchbrüche (18) aufweist, durch die die Förderrollen (40) bis zum Eingriff in das Hubherd- bzw. Hubbalken-System in den Ofenraum (10) einschiebbar sind.
Wärmofen nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die der Seitenwand (11a) mit den Durchbrüchen (18) gegenüberliegende Seitenwand (11b) auf Höhe der Förderrollen (40) Lagereinsätze (42, 43) aufweist, in die die frei schwebenden Achsenden (41) der Förderrollen (40) einschiebbar sind.
Wärmofen nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagereinsätze (42) aus einem hoch beanspruchbaren Feuerfeststoff, vorzugsweise einer Al₂O₃-(hochtonerde- bzw. aluminiumoxid-)haltigen oder ZrO₂-(zirkonoxid-)haltigen Keramik bestehen.
Wärmofen nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderrollen (15, 25) zu beiden Seiten außerhalb des Ofenraumes (10) quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herbeweglich angeordnet sind und beide Ofenraum-Seitenwände (11) den Förderrollen (15, 25) angepaßte Durchbrüche (18) aufweisen, durch die die Förderrollen (15, 25) bis zum Eingriff in das Hubherd- bzw. Hubbalkensystem in den Ofenraum (10) einschiebbar sind.
Wärmofen nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Förderrollen (15, 25) im Ofenraum (10) etwa bis zu dessen Längsmitte erstrecken.
Wärmofen nach einem der Ansprüche 10 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem die Heizzone bildenden Ofenraum (10) ein weiterer, eine Einlaufzone bildender Ofenraum (30) mit fest installierten Förderrollen (31) bzw. Rollgängen vorgeschaltet ist und daß dieser Ofenraum (30) keine oder eine nur schwach ausgelegte Beheizungsvorrichtung (33) aufweist.
Wärmofen nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß der als Einlaufzone dienende Ofenraum (30) als ein Rollenherd-Vorofen ausgebildet ist.