EP0894150B1 - Haubenofen - Google Patents

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EP0894150B1
EP0894150B1 EP98904091A EP98904091A EP0894150B1 EP 0894150 B1 EP0894150 B1 EP 0894150B1 EP 98904091 A EP98904091 A EP 98904091A EP 98904091 A EP98904091 A EP 98904091A EP 0894150 B1 EP0894150 B1 EP 0894150B1
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EP
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air
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hood
air nozzles
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EP98904091A
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Frank Maschler
Walter Scheuermann
Georg Velten
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LOI Thermprocess GmbH
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LOI Thermprocess GmbH
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    • 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
    • C21D9/667—Multi-station furnaces
    • C21D9/67—Multi-station furnaces adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • 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
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/84—Controlled slow cooling

Description

Die Erfindung betrifft einen Haubenofen, insbesondere zum Glühen von Stahlblechbunden unter Schutzgas mit einer Schutzhaube, die die Stahlblechbunde umgibt, mit einer Kühlhaube, die unter Bildung eines Zwischenraumes die Schutzhaube konzentrisch umgibt und die einen Kühlhaubenmantel und eine Kühlhaubendecke aufweist, wobei die Kühlhaube mit einer Vielzahl von Luftdüsen versehen ist, derart, daß Kühlluft in Form von Prallstrahlen auf die Schutzhaube auftritt und mit mindestens einem Ventilator zur Erzeugung einer Kühlluft-Strömung im Zwischenraum.
Derartige Haubenöfen werden insbesondere zum Blankglühen kaltgewalzter Stahlbleche in Form von Bunden sog. Coils in Schutzgasatmosphäre verwendet.
Während des Glühprozesses befindet sich über der Schutzhaube eine Heizhaube. Nach dem Glühen wird die Heizhaube entfernt und durch eine Kühlhaube ersetzt.
Ein Haubenofen der eingangs genannten Art ist in der AT-B-396 525 beschrieben. Über die ganze Höhe der Kühlhaube sind Luftdurchtrittsöffnungen für gegen die Schutzhaube gerichtete Prallstrahlen verteilt. Die Coils stehen üblicherweise durch Konvektorplatten getrennt übereinander. Die Volumenströme durch die Konvektorkanäle sind für die unteren Coils im Stapel deutlich größer als für die obersten Coils. Daraus erfolgt, daß unterliegende Coils beim Kühlen bevorzugt und oberliegende Coils benachteiligt werden. Der Kühlprozess kann erst beendet werden, wenn im Kern des obersten Coils die für das Kühlende festgelegte max. Temperatur unterschritten wird, so daß der Kühlprozess relativ lange dauert.
Aus der WO 95/20058 ist eine Kühlhaube bekannt, bei der ausschließlich im unteren Höhendrittel Luftdüsen angeordnet sind. Die Kühlwirkung ist nicht optimal, da nur im unteren Bereich eine Kühlung stattfindet.
Die Aufgabe besteht demgemäß darin, einen Haubenofen der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Kühlung verbessert, insbesondere die Kühldauer verringert wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich der Düsenabstand der Luftdüsen von unten nach oben vergrößert, wobei der Düsenabstand im Kühlhaubenmantel das 4- bis 12fache des Düsendurchmessers beträgt und daß der Düsenabstand der Luftdüsen in der Kühlhaubendecke das 4- bis 7fache des Düsendurchmessers beträgt. Es ist konstruktiv besonders einfach, wenn sich der Düsenabstand der Luftdüsen des Kühlhaubenmantels von unten nach oben kontinuierlich vergrößert.
Es besteht auch die Möglichkeit, den Düsendurchmesser von unten nach oben zu verkleinern. Allerdings ist diese Lösung konstruktiv aufwendig.
Aus der DE-C-3433433 ist eine Vorrichtung zum Erwärmen oder Kühlen von metallischem Gut bekannt, bei der Düsen für ein Medium direkt auf die Gutoberfläche gerichtet sind. Der Gesamtquerschnitt der Düsenöffnungen nimmt in Abströmrichtung des Mediums ab. Damit soll eine gleichmäßige Wärmeübertragung über die gesamte Gutoberfläche erreicht werden.
Der konvektive Wärmeübergang an den Coil-Seitenflächen ist bestimmt durch den Volumenstrom des umgewälzten Schutzgases und dem freien Störmungsquerschnitt des Ringspaltes zwischen Schutzhaube und den Coils. Da ein Teil des Schutzgas-Stromes durch die Konvektorplatten über die Coilkanten strömt, wird die für den Wärmeübergang bestimmende Geschwindigkeit des Schutzgases von unten nach oben immer kleiner. Daher wird erfindungsgemäß auch die Kühlwirkung auf die Schutzhaube durch Vergrößerung des Abstandes der Luftdüsen im Kühlhaubenmantel von unten nach oben verringert.
Die Schutzgas-Strömung ändert an der obersten Stelle der Schutzhauben ihre Richtung, wodurch die Turbulenz und damit der konvektive Wärmeübergang zur Kühlhaubendecke deutlich größer ist als derjenige zwischen Schutzhaube und Kühlhaubenmantel im Bereich des vertikalen Ringspalt zwischen Coil und der Schutzhaube. Zusätzlich findet ein nennenswerter Stahlungswärme-Austausch zwischen Schutzhaube und der obersten Coilkante statt. Daher ist zusätzlich die Kühlhaubendecke mit einer Vielzahl von Luftdüsen zu versehen, um hier eine intensive Kühlung zu erreichen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß die Kühlung der Coils optimiert wird, wodurch sich der Kühlprozeß verkürzt.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Antriebsleistung des Ventilators relativ gering sein kann. Dementsprechend ist die Lärmbelastung vergleichsweise klein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Haubenofen dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Luftdüsen des Kühlhaubenmantels das 5- bis 7-fache des Düsendurchmessers beträgt.
Diesem Merkmal liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein besonders kühlwirksamer Prallstrahl entsteht, wenn in den Luftdüsen eine voll ausgebildete Rohrströmung entsteht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Eintrittsöffnung der Luftdüsen abgerundet ist. Dadurch werden Druckverluste verringert.
Nach einem weiteren Merkmal beträgt die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen zwischen ca. 10 bis 40 m/s, vorzugsweise 15 bis 30 m/s.
Vorteilhafterweise beträgt die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen mindestens das 3fache der Geschwindigkeit der Strömung der Kühlluft im Zwischenraum. Die Geschwindigkeit der vertikalen Strömung im Zwischenraum muß relativ klein sein, um zu erreichen, daß die Geschwindigkeit der Kühlluft in allen Luftdüsen im Kühlhaubenmantel möglichst gleich groß ist. Die Breite des Zwischenraums wird daher so groß wie möglich gewählt. Der obere Teil der Kühlhaube kann außerdem einen größeren Außendurchmesser aufweisen, als der untere Teil, um die Geschwindigkeit der Strömung zu reduzieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in,
  • Fig. 1 einen Haubenoben, schematisch im Längsschnitt;
  • Fig. 2 ein Viertel einer Draufsicht auf einen Haubenofen nach Fig. 1;
  • Fig. 3 eine Luftdüse im Detail in einem größeren Maßstab.
    • In dem Haubenofen nach Fig. 1 werden unter einer Schutzhaube 1 nicht dargestellte Stahlblechbunde unter Schutzgas geglüht. Die dabei über die Schutzhaube gestülpte Heizhaube ist ebenfalls nicht dargestellt. Nach Beendigung des Glühprozesses wird die Heizhaube durch eine Kühlhaube 2 ersetzt, die unter Bildung eines Zwischenraumes 3 die Schutzhaube 1 konzentrisch umgibt.
    Die Kühlhaube 2 weist einen zylindrischen Kühlhaubenmantel 4 und eine Kühlhaubendecke 5 auf. An dem Kühlhaubenmantel 4 ist seitlich ein Ventilator 6 axialer oder radialer Bauart angeordnet.
    Der Kühlhaubenmantel 4 ist über seine gesamte Höhe mit Luftdüsen 7 versehen. Die unterste Düsenreihe ist 300 - 600 mm über dem Schutzhauben-Flansch angebracht. Der Düsenabstand a von Mitte Luftdüse 7 zur Mitte einer benachbarten Luftdüse 7 vergrößert sich von unten nach oben kontinuierlich. Er beträgt das 4- bis 12-fache des Düsendurchmessers d, der 40 - 100 mm beträgt.
    In Fig. 2 ist dargestellt, daß zusätzlich die Kühlhaubendecke 5 mit einer Vielzahl von Luftdüsen 7 versehen ist, wobei der Düsenabstand a das 4- bis 7-fache des Düsendurchmessers d beträgt. Dadurch wird der als Klöpperboden ausgebildete oberste Teil der Schutzhaube 8 intensiv gekühlt.
    Die Luftdüsen 7 ragen von der zylindrischen Kühlmantelfläche 4 aus radial nach innen. Die Länge der Luftdüsen 7 beträgt das 5- bis 7-fache des Düsendurchmessers. in Fig. 3 ist dargestellt, daß die Eintrittsöffnungen der Luftdüsen mit der Außenwand des Kühlhaubenmantels im wesentlichen bündig und abgerundet sind, um Druckverluste zu vermeiden.
    Die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen beträgt zwischen 10 bis 40 m/s, vorzugsweise 15 bis 30 m/s.
    Der Ventilator 6 saugt Kühlluft durch den Zwischenraum 3 und führt die erwärmte Luft nach oben ab. Die Einlauföffnung 9 zum Ventilator 6 im Zwischenraum 3 zwischen Kühlhaube 2 und Schutzhaube 1 ist abgerundet. Die Geschwindigkeit der vertikalen Strömung von unten nach oben im Zwischenraum 3 ist relativ klein, verglichen mit der Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen, die mindestens das dreifache der Geschwindigkeit der Strömung der Kühlluft im Zwischenraum 3 beträgt.
    Die Prallströmung aus den Luftdüsen mit der aus der Umgebung angesaugten kalten Luft ist für die Kühlung hochwirksam, wobei die Kühlwirkung von unten nach oben abnimmt. Die Strömung der Luft von unten nach oben im Zwischenraum trägt kaum zum Kühlprozeß bei, sondern dient lediglich dazu, die sich erwärmende Kühlluft nach oben abzuführen.
    Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann der obere Teil der Kühlhaube 2 einen größeren Außendurchmesser aufweisen, als der untere Teil.

    Claims (7)

    1. Haubenofen, insbesondere zum Glühen von Stahlblechbunden unter Schutzgas mit einer Schutzhaube (1), die die Stahlblechbunde umgibt,
      mit einer Kühlhaube (2), die unter Bildung eines Zwischenraumes (3) die Schutzhaube (1) konzentrisch umgibt und die einen Kühlhaubenmantel und eine Kühlhaubendecke (5) aufweist, wobei die Kühlhaube (2) mit einer Vielzahl von Luftdüsen (7) versehen ist, derart, daß Kühlluft in Form von Prallstrahlen auf die Schutzhaube auftrifft, und mit mindestens einem Ventilator (6) zur Erzeugung einer Kühlluft-Strömung im Zwischenraum (3),
      dadurch gekennzeichnet, daß sich der Düsenabstand (a) der Luftdüsen (7) im Kühlhaubenmantel von unten nach oben vergrößert, wobei der Düsenabstand (a) das 4- bis 12fache des Düsendurchmessers (d) beträgt, und daß der Düsenabstand (a) der Luftdüsen (7) in der Kühlhaubendecke das 4- bis 7fache des Düsendurchmessers (d) beträgt.
    2. Haubenofen nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß sich der Düsenabstand (a) der Luftdüsen (7) des Kühlhaubenmantels (4) von unten nach oben kontinuierlich vergrößert.
    3. Haubenöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Luftdüsen (7) des Kühlhaubenmantels das 5- bis 7fache des Düsendurchmessers (d) beträgt.
    4. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung der Luftdüsen (7) abgerundet ist.
    5. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß in Betriel die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen (7) zwischen ca. 10 bis 40 m/s, vorzugsweise 15 bis 30 m/s beträgt.
    6. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß in Betriel die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen (7) mindestens das 3-fache der Geschwindigkeitströmung der Kühlluft im Zwischenraum (3) beträgt.
    7. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Kühlhaube (2) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der untere Teil.
    EP98904091A 1997-01-30 1998-01-17 Haubenofen Expired - Lifetime EP0894150B1 (de)

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    DE19703305 1997-01-30
    DE19703305 1997-01-30
    PCT/EP1998/000246 WO1998033946A1 (de) 1997-01-30 1998-01-17 Haubenofen

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    EP0894150A1 EP0894150A1 (de) 1999-02-03
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    JP (1) JP2000508716A (de)
    AT (1) ATE217651T1 (de)
    BR (1) BR9805962A (de)
    DE (1) DE19803259B4 (de)
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    DE19803259A1 (de) 1998-08-06
    EA000962B1 (ru) 2000-08-28
    DE19803259B4 (de) 2006-10-12
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    WO1998033946A1 (de) 1998-08-06
    EA199800880A1 (ru) 1999-04-29
    BR9805962A (pt) 2000-01-25

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