WO2011107509A1 - Vorrichtung und verfahren zum erwärmen von metallbolzen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erwärmen von metallbolzen Download PDF

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WO2011107509A1
WO2011107509A1 PCT/EP2011/053094 EP2011053094W WO2011107509A1 WO 2011107509 A1 WO2011107509 A1 WO 2011107509A1 EP 2011053094 W EP2011053094 W EP 2011053094W WO 2011107509 A1 WO2011107509 A1 WO 2011107509A1
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WO
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metal
combustion chamber
bolt
furnace
heating
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Application number
PCT/EP2011/053094
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English (en)
French (fr)
Inventor
Glynn R. Jones
Jürgen Schnitzler
Original Assignee
Otto Junker Gmbh
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Publication date
Application filed by Otto Junker Gmbh filed Critical Otto Junker Gmbh
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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
    • C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B19/00—Combinations of furnaces of kinds not covered by a single preceding main group
    • F27B19/04—Combinations of furnaces of kinds not covered by a single preceding main group arranged for associated working
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners

Definitions

  • the invention relates to a device for heating metal bolts, in particular of copper or copper alloys, with at least one furnace and with conveying means for transporting and loading and unloading the metal bolts, each furnace having at least one gas burner, and a method for heating metal bolts by means of such
  • Fol mixture burner is a direct Flammenbeierschlagung the metal bolt, so a direct flow of the
  • Heat transfer which is dominated by convective heat transfer.
  • Such a device is known, for example, from WO 2007/088439 A2.
  • Such metal bolt heating devices are used to heat metal studs (also referred to as metal billets) prior to crimping in an extrusion line.
  • the heated metal bolts are then fed to the extruder and pressed there, for example, to profiles.
  • the pressed metals are preferably non-ferrous heavy metals, such as copper or copper alloys, in particular brass.
  • Passage furnaces usually have two openings through which oxygen can reach the studs during heating. Since this is undesirable, the influx of oxygen is sought, for example, by so-called "flame curtains" at the entrance and exit to prevent.
  • the invention is therefore based on the object, the above-mentioned and previously described device so
  • Scaling after heating the metal bolts can be achieved.
  • the throughput should not be inferior to the known continuous ovens.
  • each furnace has a plurality of completed combustion chambers and each combustion chamber has an opening in the bottom, through which the metal bolts for heat treatment can be introduced and which is gas-tightly closed with a door.
  • Feed unit for transporting as well as loading and unloading the metal bolts.
  • the object is achieved by means of the device described above by the following steps: if necessary preheating the combustion chamber, Opening the combustion chamber by vertical movement of the door,
  • Circulation rate can be achieved.
  • the metal bolt remains in one during the entire heating process
  • each combustion chamber is provided for receiving a single metal bolt. Since a single metal bolt can be arranged centrally in a combustion chamber and rests only on supports, is a
  • a bolt carrier is arranged on the upper side of the door. If the combustion chamber is opened by vertical movement of the door (with bolt support), the door must be lowered so far that it is suitable for receiving a metal bolt from a suitable
  • Handling device can be achieved, which deposits the metal bolt on the bolt carrier.
  • each combustion chamber has at least two burners arranged in mutually opposite side walls.
  • the order of at least two burners is due to a uniform heat distribution of considerable advantage, especially when the burner, as required by a further teaching of the invention, horizontal and offset from the longitudinal axis of the
  • Metal bolts are arranged.
  • a lateral offset by about the bolt strength can be the metal bolt between the two opposing flames, so that an extremely uniform temperature distribution can be achieved.
  • each combustion chamber has at least one temperature sensor.
  • an optical temperature sensor is preferred
  • Combustion chamber has its own temperature control and its own heating control. In this way, the heating can be fully automated. There is also no loss of efficiency with only partial utilization of the invention
  • combustion chambers are constructed in a modular manner. This can be an optimal
  • the modular design also allows fast and smooth integration into the existing environment and thus significantly reduces the assembly effort.
  • the device is fast and on site economically mountable, so that costs are also saved here and - in the case of replacement against an older one
  • the combustion chambers are arranged on a support frame.
  • Feed unit for transport as well as loading and unloading of metal bolts.
  • the conveyor unit has according to a
  • a fork for placing the metal bolt on the bolt carrier can be a turntable for rotating the metal bolts and a
  • Shoring a roller conveyor may be present to provide a flexible transport system for any arrangements and
  • the furnace system according to the invention is characterized by a robust construction, which is also in rough
  • Fig. 1 shows the device according to the invention in one
  • Fig. 2 shows the device of Fig. 1 in a thereto
  • Fig. 3 shows the device of Fig. 2 loaded with
  • Fig. 4 shows a first embodiment of a
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a
  • Fig. 6 shows a third embodiment of a
  • FIGs. 1 to 3 show a device according to the invention, shown initially on a furnace with a single
  • Combustion chamber 1 which is formed by a housing 2, which is arranged on a support frame 3. Within the housing 2 is located in a known manner a
  • the housing 2 of the combustion chamber 1 has on its underside an unspecified opening which is gas-tightly closed by a door 6. Locks 7 keep the door 6 securely closed during operation.
  • a bolt carrier 8 which is also formed of refractory material and the geometry is chosen so that the bolt B is located approximately in the middle of the combustion chamber, as can be clearly seen in Fig. 3.
  • the burner 5 are arranged horizontally in opposite side walls and laterally offset to the chamber center and thus arranged offset to the metal bolt B.
  • Temperature sensor 9 ensures an exact measurement of the
  • an optical temperature sensor 9 is used, which with the
  • Heating control and -regelwan is connected.
  • combustion chambers 1 are constructed in a modular manner and, as explained below, can be arranged in rows with a plurality of directly adjacent combustion chambers 1.
  • a furnace installation according to the invention comprises a plurality of
  • These include first a fork 10, which is arranged on a first trolley 11 and the
  • Metal bolt B touches on the bolt support 8 before warming up and can take it up again in the heated state to supply it to the subsequently arranged extruder.
  • v / eitere transport vehicles 12, 12 ' are present in addition to the first transport vehicle, with all transport vehicles 11, 12, 12' being movable on corresponding rails 13.
  • a first embodiment of a furnace system 14 is shown, which consists of two examples in the illustrated example, 1A and 1B of six combustion chambers 1 and 1 '.
  • the modular combustion chambers 1, 1 ' are arranged directly adjacent to each other and on both sides of a central
  • Rail track 13 lie. Unlike the device according to claims 1 to 3, a respective two opposing combustion chambers 1, 1 'connecting roller conveyor system 15 is provided below the combustion chambers 1 and 1', on which the
  • Doors 6 can be moved with the bolt carriers 8 arranged thereon. In this case, as described above, the
  • Metal bolts B are moved by means of one or more transport carriage 12 'along the rails 13 so that they are removed from a bolt magazine 16, for each next released combustor 1 and 1' are driven there, and then heated along the rail track 13 in Direction of arrow 19 to the desired temperature
  • FIG. 5 shows a similar arrangement as in FIG. 4.
  • the furnace installation 14 'described there again consists of two rows 1A and 1B of six combustion chambers 1 and 1', respectively, but the metal bolts are transported below the combustion chambers 1, 1 'with corresponding dolly 12 on rails 13, as these are also indicated in Figs. 2 and 3, bottom right.
  • the embodiment shown here is in the two left-hand combustion chambers 1 of the series 1A
  • combustion chambers 1 can also each have four burners 5 and 5 '. If, as shown in Fig. 5, the transport path of the metal bolt perpendicular to the rows of kilns 1A and 1B, it is necessary that from the
  • Bolt magazine 16 removed bolts to rotate by 90 ° before they can be passed to the bolt carrier 8. This is done by a movable turntable 17. Again, the arrow 19 is the transfer of the already heated metal bolt B to a (not shown) extruder.
  • FIG. 1 Another embodiment of a furnace installation 14 '' is shown in FIG.
  • only one row of ovens is present, which in turn may consist of six combustion chambers 1, but may also contain a larger number of combustion chambers 1 by the series of combustion chambers 1 is extended right, as shown in phantom on the far right in Fig. 6.
  • the metal bolts B are transferred by means of an overhead gripper 18 to the bolt carrier 8 of the individual combustion chambers 1.
  • Overhead gripper 18 is also back on rails 13 movable and at the same time ensures a transfer to the downstream extruder behind the arrow 19.
  • furnaces 14, 14 'and 14' 'clearly show that the device according to the invention can be used universally due to its modular construction and can be adapted to any operational situation. In this way, a problem-free replacement of older systems and also a subsequent capacity expansion by adding more combustion chambers is readily possible.
  • Fig. 7A the arrangement of the individual measuring points Tl to T8 in Fig. 7A is specified in more detail.
  • Fig. 7B it is clear that an extremely uniform heating of all eight measuring points takes place. The heating time from ambient temperature to 900 ° C was less than 40 minutes.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben sind eine Vorrichtung und Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen (B), insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit wenigstens einem Ofen und mit Fördermitteln zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen (B), wobei jeder Ofen wenigstens einen Gasbrenner (5) aufweist. Um eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung der Metallbolzen (B) bei hoher Kosteneffizienz zu gewährleisten und eine homogenere Oberflächentemperaturverteilung sowie eine geringere Verzunderung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass jeder Ofen eine Mehrzahl abgeschlossener Brennkammern (1) aufweist und jede Brennkammer (1) eine Öffnung im Boden aufweist, durch die die Metallbolzen (B) zur Wärmebehandlung einbringbar sind und die mit einer Tür (6) gasdicht verschließbar ist. Die Vorrichtung umfasst auch eine Ofenanlage mit einer Mehrzahl von Brennkammern (1A, 1B), wobei eine Fördereinheit zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen (B) vorgesehen ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Metallbolzen, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit wenigstens einem Ofen und mit Fördermitteln zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen, wobei jeder Ofen wenigstens einen Gasbrenner aufweist, und ein Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen mittels einer solchen
Vorrichtung .
Vorrichtungen zum Erwärmen von Metallbolzen sind in
unterschiedlichster Ausführung seit langem bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen zum Erwärmen von Metallbolzen erfolgt die Erwärmung in der Regel durch eine Mehrzahl unmittelbar auf die Oberfläche der Metallbolzen gerichteter Brenner. Man unterscheidet Mischbrenner, bei denen das Gas-/Luftgemisch im Brenner selbst erzeugt wird, und Folgemischbrenner, bei denen das Gemisch außerhalb des Brenners erzeugt und über eine Folgemischleitung dem Brenner zugeführt und in diesem
gezündet wird. Sowohl beim Mischbrenner als auch beim
Folgemischbrenner erfolgt eine direkte Flammenbeaufschlagung der Metallbolzen, also eine direkte Anströmung der
Metallbolzen mit den Verbrennungsgasen und somit ein
Wärmeübergang, welcher durch konvektive Wärmeübertragung dominiert wird. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2007/088439 A2 bekannt.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, anstelle der direkten Anströmung der Metallbolzen im Inneren der Brennkammer Strahlrohre zur Erwärmung der Metallbolzen mittels Wärmestrahlung anzuordnen, so dass kein unmittelbarer Kontakt zwischen Metallbolzen und Flamme erfolgt
(DE 10 2007 062 551 AI) .
Derartige Vorrichtungen zum Erwärmen von Metallbolzen werden eingesetzt, um Metallbolzen (auch als Metall-Pressbolzen bezeichnet) vor dem Verpressen in einer Strangpressanlage zu erwärmen. Die erwärmten Metallbolzen werden anschließend der Strangpresse zugeführt und dort beispielsweise zu Profilen verpresst. Bei den verpressten Metallen handelt es sich bevorzugt um Nichteisen-Schwermetalle, wie beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierungen, insbesondere Messing. Die eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen
Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die Metallbolzen kontinuierlich durch den Ofen transportiert werden. Dabei erfolgt der Transport der Metallbolzen durch diese sog.
Durchgangsöfen mehr oder weniger kontinuierlich.
Durchgangsöfen haben in der Regel zwei Öffnungen, durch welche während der Erwärmung Sauerstoff an die Bolzen gelangen kann. Da dies unerwünscht ist, wird der Zustrom von Sauerstoff beispielsweise durch sog. „Flammvorhänge" am Ein- und Ausgang zu verhindern gesucht.
Darüber hinaus gibt es noch induktive Öfen, die jedoch im Vergleich zu gasbeheizten Öfen höhere Betriebskosten
aufweisen . Alle Durchgangsöfen haben den Nachteil, dass sie aufgrund der bewegten Teile im Inneren des Ofens einem erhöhten Verschleiß unterliegen .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung so
auszugestalten und weiterzubilden, dass eine schnelle und gleichmäßige Bolzenerwärmung bei hoher Kosteneffizienz gewährleistet ist. Weiterhin soll eine homogenere
Oberflächentemperaturverteilung und eine geringere
Verzunderung nach dem Erwärmung der Metallbolzen erreicht werden. Die Durchsatzleistung soll dabei den bekannten kontinuierlichen Öfen nicht nachstehen.
Gelöst wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1 zunächst dadurch, dass jeder Ofen eine Mehrzahl abgeschlossener Brennkammern aufweist und jede Brennkammer eine Öffnung im Boden aufweist, durch die die Metallbolzen zur Wärmebehandlung einbringbar sind und die mit einer Tür gasdicht verschließbar ist.
Eine entsprechende Ofenanlage mit einer Mehrzahl der zuvor beschriebenen Brennkammern zeichnet sich durch eine
Fördereinheit zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen aus.
Verfahrensmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung durch die folgenden Schritte: ggf. Vorheizen der Brennkammer, Öffnen der Brennkammer durch vertikales Verfahren der Tür,
Aufsetzen des Metallbolzens auf einen auf der Oberseite der Tür angeordneten Bolzenträger, vertikales Beschicken des Metallbolzens in die
Brennkammer, - gasdichtes Schließen der Brennkammertür,
Erwärmen des Metallbolzens auf die vorgeschriebene
Temperatur,
Öffnen der Brennkammer und vertikales Verfahren de
Metallbolzens und
Abheben des Metallbolzens vom Bolzenträger und Übergabe an die Fördermittel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen ist besonders vorteilhaft, da die Größe der Brennkammern bezogen auf die Größe der zu erwärmenden Metallbolzen relativ gering ist und auf diese Weise im Inneren der Brennkammer eine hohe
Zirkulationsrate erreicht werden kann. Dadurch, dass der Metallbolzen in der Mitte der Brennkammer angeordnet ist, wird er gleichmäßig erhitzt, was zu einer exzellent
gleichmäßigen Erwärmung führt. Der Metallbolzen bleibt während des gesamten AufWärmvorganges in einem
abgeschlossenen System. Aufgrund der Sauerstofffreien Erwärmung wird eine Verzunderung der Bolzenoberfläche fast vollständig vermieden.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist jede Brennkammer zur Aufnahme eines einzigen Metallbolzens vorgesehen. Da ein einzelner Metallbolzen in einer Brennkammer mittig angeordnet werden kann und lediglich auf Stützen ruht, ist eine
besonders homogene Erwärmung möglich. Darüber hinaus erfolgt eine deutliche Reduzierung der Zunderbildung (Cu- und CuNi- Legierungen) , da der Heizraum gasdicht verschlossen ist und auch während des Aufheizvorganges dicht bleibt. Schließlich ist auch die Gefahr einer Beschädigung der Bolzenoberfläche minimiert, da der Metallbolzen während des Erwärmungsvorgangs im Ofen nicht bewegt werden muss. Auf diese Weise kann ein hocheffizientes Brennersystem mit einem Wirkungsgrad von 75- 85 % erreicht werden. Auf den Einsatz von leistungsstarken, energieintensiven Ventilatoren kann verzichtet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Oberseite der Tür ein Bolzenträger angeordnet. Wenn die Brennkammer durch vertikales Verfahren der Tür (mit Bolzenträger) geöffnet wird, muss die Tür soweit abgesenkt werden, dass sie zur Aufnahme eines Metallbolzens von einem geeigneten
Handhabungsgerät erreicht werden kann, das den Metallbolzen auf dem Bolzenträger ablegt. Bei dieser einfachen
Konstruktion lassen sich die Türdichtungen schnell
kontrollieren und austauschen. Auch ist ein problemloser Austausch von Türisolation und Bolzenträgern möglich.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist jede Brennkammer wenigstens zwei in sich gegenüber liegenden Seitenwänden angeordnete Brenner auf. Die Anordnung von wenigstens zwei Brennern ist aufgrund einer gleichmä igen Wärmeverteilung von erheblichem Vorteil, insbesondere wenn die Brenner, wie von einer weiteren Lehre der Erfindung gefordert, horizontal und versetzt zur Längsachse der
Metallbolzen angeordnet sind. Ein seitlicher Versatz um etwa die Bolzenstärke lässt dabei den Metallbolzen zwischen den zwei gegenläufigen Flammen liegen, so dass eine äußerst gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Brennkammer wenigstens einen Temperatursensor aufweist, Hierfür wird bevorzugt ein optischer Temperatursensor
verwendet, der mittig in der Brennkammer oberhalb des zu erwärmenden Metallbolzens angeordnet ist.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung weist jede
Brennkammer eine eigene Temperatursteuerung und eine eigene Heizregelung auf. Auf diese Weise lässt sich das Aufheizen völlig automatisieren. Es entsteht auch kein Effizienzverlust bei nur teilweiser Auslastung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Eine hohe Flexibilität im Leistungsspektrum lässt sich durch eine unabhängige Regelung jeder Brennkammer erreichen .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Brennkammern modulartig aufgebaut. Dadurch lässt sich eine optimale
Anpassung an die speziellen Einsatzbedingungen erreichen und es ist problemlos eine Kapazitätserweiterung durch Hinzufügen weiterer Brennkammern möglich. Der modulartige Aufbau erlaubt ferner eine schnelle und reibungslose Integration in das bestehende Umfeld und reduziert so den Montageaufwand deutlich. Die Vorrichtung ist am Einsatzort schnell und wirtschaftlich montierbar, so dass auch hier Kosten gespart werden und - im Falle des Austausches gegen ein älteres
System - die Dauer der Produktionsunterbrechung minimiert werden kann. Die Brennkammern sind dabei auf einem Traggerüst angeordnet .
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung umfasst eine Ofenanlage mit einer Mehrzahl von Brennkammern und eine
Fördereinheit zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen. Die Fördereinheit weist gemäß einer
weiteren Lehre der Erfindung eine Gabel zum Aufsetzen der Metallbolzen auf den Bolzenträger auf. Ferner kann sie einen Drehtisch zum Drehen der Metallbolzen sowie einen
Überkopfgreifer zur Aufnahme der Metallbolzen aufweisen.
Unterhalb der einzelnen Brennkammern kann innerhalb des
Traggerüstes ein Rollenförderer vorhanden sein, um ein flexibles Transportsystem für beliebige Anordnungen und
Taktzeiten zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Ofenanlage zeichnet sich durch eine robuste Konstruktion aus, die auch bei rauen
Einsatzbedingungen zuverlässig einsetzbar ist. Eine etwaige Störung in einer einzelnen Brennkammer macht keine
Abschaltung der Gesamtanlage erforderlich, und auch eine nur teilweise Auslastung der Ofenanlage führt nicht zu
Effizienz erlust.
Der Transport, die Beschickung und Entnahme der Metallbolzen erfolgen automatisch, es sind keine Blindbolzen erforderlich. Da die Metallbolzen einzeln transportiert werden, besteht auch keine Gefahr des Anhaftens der Bolzen aneinander, wie dies bei Durchgangsöfen der Fall ist. Auch kann kein Hochrutschen einzelner Bolzen bei unpräzisem Schritt
eintreten, da jeder Metallbolzen einzeln gehandhabt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich
bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem
ersten Querschnitt,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einem dazu
senkrechten Querschnitt,
Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 2 mit beladener
Brennkammer,
Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Ofenanlage in Draufsicht, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Ofenanlage in Draufsicht,
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Ofenanlage in Draufsicht und
Fig. 7A und 7B die Aufheizkurven und Messstellen eines
Kupferbolzens mit einem Durchmesser von 305 mm und 708 mm Länge. Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung, dargestellt zunächst an einem Ofen mit einer einzigen
Brennkammer 1, welche von einem Gehäuse 2 gebildet wird, welches auf einem Traggerüst 3 angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich in bekannter Weise eine
Feuerfestauskleidung 4. In sich gegenüberliegenden
Seitenwänden angeordnete Brenner 5 sorgen für eine
gleichmäßige Erwärmung des Brennraums.
Das Gehäuse 2 der Brennkammer 1 weist auf seiner Unterseite eine nicht näher bezeichnete Öffnung auf, welche von einer Tür 6 gasdicht verschlossen ist. Verriegelungen 7 halten die Tür 6 beim Betrieb sicher verschlossen.
Auf der Tür 6 erkennt man einen Bolzenträger 8, welcher gleichfalls aus Feuerfestmaterial gebildet ist und dessen Geometrie so gewählt ist, dass der Bolzen B etwa in der Mitte des Brennraums liegt, wie deutlich in Fig. 3 erkennbar ist.
Die Brenner 5 sind dabei in gegenüberliegenden Seitenwänden horizontal angeordnet und seitlich zur Kammermitte versetzt und damit auch zum Metallbolzen B versetzt angeordnet.
Ein in der oberen Wand des Gehäuses 2 angeordneter
Temperatursensor 9 sorgt für eine exakte Messung der
Temperatur im zu erwärmenden Metallbolzen. Bevorzugt wird ein optischer Temperatursensor 9 verwendet, der mit dem
Heizsteuer- und -regelkreis verbunden ist.
Aus den Fig. 1 bis 3 ist schnell ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Brennkammern 1 modulartig aufgebaut sind und, wie weiter unten ausgeführt, in Reihen mit mehreren unmittelbar benachbarten Brennkammern 1 angeordnet sein können . Um einen automatisierten Betrieb zu erreichen, weist eine erfindungsgemäße Ofenanlage mit einer Mehrzahl von
Brennkammern unterhalb derselben eine Fördereinheit zum
Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen B auf. Dazu gehört zunächst eine Gabel 10, welche auf einem ersten Transportwagen 11 angeordnet ist und die
Metallbolzen B vor dem Aufwärmen auf den Bolzenträger 8 aufsetzt und ihn im erwärmten Zustand wieder aufnehmen kann, um ihn der nachfolgend angeordneten Strangpresse zuzuführen.
Je nach Bauart sind neben dem ersten Transportwagen noch v/eitere Transportwagen 12, 12' vorhanden, wobei sämtliche Transportwagen 11, 12, 12' auf entsprechenden Schienen 13 verfahrbar sind.
In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ofenanlage 14 dargestellt, welche aus im dargestellten Beispiel zwei Reihen 1A und 1B von jeweils sechs Brennkammern 1 bzw. 1' besteht. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die modulartigen Brennkammern 1, 1' unmittelbar benachbart nebeneinander angeordnet sind und beidseitig von einem zentralen
Schienenstrang 13 liegen. Anders als bei der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 ist unterhalb der Brennkammern 1 bzw. 1' ein jeweils zwei gegenüberliegende Brennkammern 1, 1' verbindendes Rollenfördersystem 15 vorgesehen, auf dem die
Türen 6 mit den darauf angeordneten Bolzenträgern 8 verfahren werden können. Dabei können, wie zuvor beschrieben, die
Metallbolzen B mittels einem oder mehrerer Transportwagen 12' entlang der Schienen 13 verfahren werden, so dass sie aus einem Bolzenmagazin 16 entnommen, zur jeweils nächsten freiwerdenden Brennkammer 1 bzw. 1' gefahren werden, dort erwärmt werden und dann entlang des Schienenstrangs 13 in Richtung des Pfeils 19 auf die erwünschte Temperatur
vorgewärmt an eine (nicht dargestellte) Strangpresse
übergeben werden können. Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 4. Die dort beschriebene Ofenanlage 14' besteht wiederum aus zwei Reihen 1A und 1B von jeweils sechs Brennkammern 1 bzw. 1', dabei erfolgt jedoch der Transport der Metallbolzen unterhalb der Brennkammern 1, 1' mit entsprechenden Transportwagen 12 auf Schienen 13, wie diese auch in den Fig. 2 und 3 rechts unten angedeutet sind. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei den beiden linken Brennkammern 1 der Reihe 1A
angedeutet, dass die Brennkammern 1 auch jeweils vier Brenner 5 und 5' aufweisen können. Falls, wie in Fig. 5 dargestellt, der Transportweg der Metallbolzen senkrecht zu den Ofenreihen 1A bzw. 1B verläuft, ist es notwendig, die aus dem
Bolzenmagazin 16 entnommenen Bolzen um 90° zu drehen, bevor sie dem Bolzenträger 8 übergeben werden können. Dazu dient ein verfahrbarer Drehtisch 17. Auch hier erfolgt beim Pfeil 19 die Übergabe der bereits erwärmten Metallbolzen B an eine (nicht dargestellte) Strangpresse.
Eine weitere Ausführung einer Ofenanlage 14'' ist in Fig. 6 dargestellt. Hierbei ist nur eine Ofenreihe vorhanden, welche wiederum aus sechs Brennkammern 1 bestehen kann, jedoch auch eine größere Anzahl von Brennkammern 1 enthalten kann, indem die Reihe der Brennkammern 1 rechts erweitert wird, wie ganz rechts in Fig. 6 gestrichelt dargestellt. Hier werden die Metallbolzen B mittels eines Überkopfgreifers 18 an die Bolzenträger 8 der einzelnen Brennkammern 1 übergeben. Der
Überkopfgreifer 18 ist dabei gleichfalls wieder auf Schienen 13 verfahrbar und sorgt gleichzeitig für eine Übergabe an die nachgeschaltete Strangpresse hinter dem Pfeil 19.
Alle drei Ofenanlagen 14, 14' und 14'' zeigen deutlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund ihres modulartigen Aufbaus universell einsetzbar ist und sich jeder beliebigen betrieblichen Situation anpassen lässt. Auf diese Weise ist auch ein problemloser Austausch von älteren Systemen und auch eine spätere Kapazitätserweiterung durch Hinzufügen weiterer Brennkammern ohne Weiteres möglich.
In Fig. 7 ist schließlich das Messergebnis einer Äufheizphase eines mit einzelnen Temperaturmesspunkten Tl bis T8
versehenen Metallbolzens B gezeigt, wobei die Anordnung der einzelnen Messpunkte Tl bis T8 in Fig. 7A näher spezifiziert ist. In Fig. 7B wird deutlich, dass eine äußerst gleichmäßige Erwärmung aller acht Messpunkte erfolgt. Die Erwärmungsdauer von Umgebungstemperatur auf 900° C betrug dabei weniger als 40 Minuten.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erwärmen von Metallbolzen (B) ,
insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit wenigstens einem Ofen und mit Fördermitteln zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen (B) , wobei jeder Ofen wenigstens einen Gasbrenner (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Ofen eine Mehrzahl abgeschlossener Brennkammern (1) aufweist und jede Brennkammer (1) eine Öffnung im Boden aufweist, durch die die Metallbolzen (B) zur ■
Wärmebehandlung einbringbar sind und die mit einer Tür (6) gasdicht verschließbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet dass
jede Brennkammer (1) zur Aufnahme eines Metallbolzens (B) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Oberseite der Tür (6) ein Bolzenträger (8) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüchel bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Brennkammer (1) wenigstens zwei in gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnete Brenner (5) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch ge kennzeichnet , dass
die Brenner (5) horizontal und versetzt zur Längsachse der Metallbolzen (B) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzei chnet , das s
jede Brennkammer (1) wenigstens einen Temperatursensor aufweist .
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch ge kennzeichnet , da s s
als Temperatursensor (9) ein optischer Temperatursensor vorgesehen ist, der mittig in der Brennkammer (1) oberhalb des Metallbolzens (B) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennze ichnet , das s
jede Brennkammer (1) eine eigene Temperatursteuerung aufweist .
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch ge kennze ichnet , das s
jede Brennkammer (1) eine eigene Heizregelung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch ge kenn zeichnet , da s s
die Brennkammern (1) modulartig aufgebaut sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet , das s die Brennkammern (1) auf einem Traggerüst (3) angeordnet sind.
12. Ofenanlage mit einer Mehrzahl von Brennkammern (1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
gekennzeichnet durch
eine Fördereinheit zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen (B) .
Ofenanlage nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fördereinheit eine Gabel (10) zum Aufsetzen der
Metallbolzen (B) auf den Bolzenträger (8) aufweist.
Ofenanlage nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fördereinheit einen Drehtisch (17) zum Drehen der
Metallbolzen (B) aufweist.
Ofenanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fördereinheit einen Überkopfgreifer (18) zur Aufnahme der Metallbolzen (B) aufweist.
Ofenanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
unterhalb der einzelnen Brennkammern (1) ein
Rollenfördersystem (15) vorhanden ist. 17. Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen mittels einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte : ggf. Vorheizen der Brennkammer,
Öffnen der Brennkammer durch vertikales Verfahren der Tür,
Aufsetzen des Metallbolzens auf einen auf der Oberseite der Tür angeordneten Bolzenträger, vertikales Beschicken des Metallbolzens in die
Brennkammer, gasdichtes Schließen der Brennkammertür,
Erwärmen des Metallbolzens auf die vorgeschriebene
Temperatur,
Öffnen der Brennkammer und vertikales Verfahren des Metallbolzens und
Abheben des Metallbolzens vom Bolzenträger und Übergabe an die Fördermittel.
8. Verfahren nach Anspruch 17 zur Verwendung mit einer
Ofenanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Betrieb der Ofenanlage vollautomatisiert abläuft.
9. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beheizung in den Brennkammern einer Ofenanlage unabhängig voneinander geregelt wird.
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CN109741261A (zh) * 2019-01-03 2019-05-10 北京师范大学 一种基于面向对象窗口的遥感地表温度降尺度算法

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