AT401529B - CONTINUOUS HEAT TREATMENT SYSTEM WITH SPECIAL PROTECTIVE GAS EXTRACTION - Google Patents

CONTINUOUS HEAT TREATMENT SYSTEM WITH SPECIAL PROTECTIVE GAS EXTRACTION Download PDF

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AT401529B AT26492A AT26492A AT401529B AT 401529 B AT401529 B AT 401529B AT 26492 A AT26492 A AT 26492A AT 26492 A AT26492 A AT 26492A AT 401529 B AT401529 B AT 401529B
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    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types

Description

AT 401 529 BAT 401 529 B

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufwärmebehandlungsanlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Werkstücken, deren Innenraum zur Aufrechterhaltung einer Gasatmosphäre mit einer oder mehreren Gaszuleitungen verbunden ist und die einen nicht gasdichten Einlaß und/oder Auslaß besitzt, wobei an Einlaß und/oder Auslaß eine Abzugshaube für ausströmendes Atmosphärengas angeordnet ist.The invention relates to a continuous heat treatment system for the continuous heat treatment of workpieces, the interior of which is connected to one or more gas supply lines to maintain a gas atmosphere and which has a non-gas-tight inlet and / or outlet, a hood for outflowing atmospheric gas being arranged at the inlet and / or outlet .

Es ist bekannt, daß bei Durchlauföfen, z.B. zu Wärmebehandlungen wie Aufkohlen, Sintern, Glühen, Brennen, ein Schutzgas (z.B. N2) oder ein Reaktionsgas (z.B. H2, CO, Methanolspaltgas und Mischungen davon gegebenenfalls mit Stickstoffzusatz) eingespeist wird. Dabei wird nicht nur soviel Gas zugeführt, daß im Innern einer solchen Anlage gerade die gewünschte Atmosphäre entsteht, sondern soviel, daß auch das Eindringen von Luft in solche Anlagen vermieden wird. Es fließt also fortwährend Schutzgas wieder aus derartigen Anlagen ab, wobei dies zum Hauptteil am Ofenein- und -auslaß erfolgt. Dort müssen diese Gase aufgefangen und abgeführt werden, da es sich dabei meist um giftige, heiße und brennbare Gase handelt. Bekanntermaßen sind zur Abführung dieser ausfließenden Gase am Ofenein- und -ausgang Abzugshauben angebracht über die, zum Teil mit Ventilatorunterstützung, diese Gase abgeleitet bzw. abgesaugt werden. Diese Abzugshauben sind bei bekannten Wärmebehandlungsanlagen unmittelbar mit der Wärmebehandlungsanlage verbunden oder direkt im Anschluß daran angeordnet und umfassen den Anlageneinlaß bzw. den Anlagenauslaß mehr oder weniger (siehe beispielsweise US-PS 4,139,375).It is known that in continuous furnaces, e.g. for heat treatments such as carburizing, sintering, annealing, burning, a protective gas (e.g. N2) or a reaction gas (e.g. H2, CO, methanol cracked gas and mixtures thereof, optionally with the addition of nitrogen). Not only is enough gas supplied to create the desired atmosphere inside such a system, but also so much that the ingress of air into such systems is also avoided. Protective gas therefore continuously flows out of such systems again, this mainly taking place at the furnace inlet and outlet. These gases have to be collected and removed there, since they are mostly toxic, hot and flammable gases. As is known, extractor hoods are attached to the outlet and outlet of these outflowing gases, through which, partly with fan support, these gases are discharged or extracted. In known heat treatment systems, these extraction hoods are connected directly to the heat treatment system or are arranged directly thereafter and comprise the system inlet or the system outlet more or less (see, for example, US Pat. No. 4,139,375).

Durch die Kaminwirkung oder die Ventilatoren der Abzüge wird im Bereich von Ofeneinlaß und/oder -auslaß eine Zone mit Unterdrück erzeugt. Diese Unterdruckzone fängt u.U. nicht nur aus dem Ofen austretendes Schutzgas ab, sondern bewirkt auch eine zusätzliche Absaugung von Schutzgas aus dem Ofen und auch weitere unkontrollierte Gasströmungen im Bereich der Ofenöffnungen. Es ergibt sich beispielweise häufig eine Gasströmung derart, daß Schutzgas überwiegend im hoher liegenden Bereich der Anlagenöffnungen abgesaugt wird, während im Bodenbereich derselben Öffnungen eine von außen nach innen gerichtete Strömung mit Luftanteilen auftritt. Solche Strömungsverhälnisse und das damit einhergehende Eindringen von Luft in die Wärmebehandlungsanlage müssen vermieden werden.The chimney effect or the fans of the fume cupboards create a zone with negative pressure in the area of the furnace inlet and / or outlet. This vacuum zone may catch not only does the shielding gas emerging from the furnace, but also causes additional shielding gas to be extracted from the furnace and also further uncontrolled gas flows in the region of the furnace openings. For example, there is often a gas flow in such a way that shielding gas is sucked out predominantly in the higher area of the system openings, while in the bottom area of the same openings a flow with air components directed from the outside occurs. Such flow ratios and the associated penetration of air into the heat treatment system must be avoided.

Des weiteren können durch die besagte Absaugung auch insofern Undefinierte Verhältnisse entstehen, als über einen Zeitverlauf unterschiedliche Mengen von Schutzgas abgeführt werden, z.B. durch in den Absauganlagen vorhandene,sich mit der Zeit zusetzende Filter oder unterschiedliche Kaminwirkung aufgrund variierender Witterung. Dies kann in den Anlagen im Betriebsverlauf zu vollkommen unterschiedlichen Strömungsverhältnissen führen. Grundsätzlich sind die Absaugmengen von Gasatmosphäre an den Anla-geneinlässen und -auslässen bei den geschilderten konventionellen Absaugungen also nicht genau bestimmbar und ergeben eine Undefiniertheit in den durchzuführenden Wärmebehandlungen.Furthermore, said extraction can also result in undefined conditions in that different amounts of protective gas are discharged over a period of time, e.g. due to existing filters in the extraction systems that build up over time or different chimney effects due to varying weather conditions. This can lead to completely different flow conditions in the systems during the course of operation. Basically, the suction quantities of gas atmosphere at the system inlets and outlets in the described conventional suction systems cannot be exactly determined and result in an undefinedness in the heat treatments to be carried out.

Eine Variante zur Ausbildung einer sauerstoffreien Ofenatmosphäre und hiebei insbesondere die Beeinflußung der gesamten Ofengasströmung auf der Basis einer speziellen Gasabsaugung ist ferner aus der EP 0 075 438 bekannt. In dieser Schrift wird ein Verfahren zum Betrieb eines länglichen, kontinuierlichen Wärmebehandlungsofens beschrieben, bei dem im Ofen eine zum Ofeneintritt gerichtete Gasströmung unter Vermeidung von Luftzutritt ausgebildet wird, wobei hiezu der Ofen ausgangsseitig mit abdichtenden Vorhängen und einer zusätzlichen Gaszuleitung versehen ist und eintrittsseitig - unmittelbar oberhalb der Eintrittsöffnung - sich eine Abzugshaube befindet. Hier wird also durch eine besondere Abdichtung des Ofenaustritts und die Gasabsaugung am Ofeneintritt eine gewünschte Ofengasströmung erzeugt und somit gleichzeitig sparsam eine hochreine Ofenatmoshäre erzielt.A variant for the formation of an oxygen-free furnace atmosphere and in particular the influencing of the entire furnace gas flow on the basis of a special gas extraction is also known from EP 0 075 438. This document describes a method for operating an elongated, continuous heat treatment furnace, in which a gas flow directed towards the furnace inlet is formed while avoiding air admission, the furnace being provided with sealing curtains on the outlet side and an additional gas supply line, and on the inlet side - directly above the entrance opening - there is an extractor hood. A special sealing of the furnace outlet and the gas extraction at the furnace inlet thus generate a desired furnace gas flow and thus at the same time economically achieve a high-purity furnace atmosphere.

Ferner ist aus der EP 0 127 333 ein weiteres Verfahren für eine sparsame Atsmosphärenausbildung in einer Wärmebehandlungsanlage bekannt, nämlich ein Verfahren bei dem zur Reduzierung des notwendigen Gasbedarfs für eine Reinatmosphäre in einer Ofenkammer lediglich dieser Ofenkammer selbst Reingas zugeführt wird, jedoch im Zulauf- und gegebenenfalls auch im Ablaufbereich zur bzw. von der Ofenkammer im Kopfbereich eine Zuleitung von unreinem, nämlich freien Sauerstoff enthaltendem, Gas erfolgt. Eine spezifische Absaugung ausströmender Gase ist in dieser Schrift nicht angesprochen.Furthermore, from EP 0 127 333 a further method for economical formation of atmospheres in a heat treatment plant is known, namely a method in which, in order to reduce the gas requirement for a clean atmosphere in a furnace chamber, only this furnace chamber itself is supplied with clean gas, but in the inlet and optionally Also in the outlet area to or from the furnace chamber in the head area there is a supply of impure, namely free oxygen-containing gas. A specific extraction of escaping gases is not addressed in this document.

Im Stand der Technik sind also eine Reihe von Vorschlägen zur sparsamen Erzeugung hochreiner und insbesondere sauerstoffreier Ofenatmosphäre gemacht, wobei diese mit unterschiedlichen Mitteln und unterschiedlichen Lösungsansätzen arbeiten.In the prior art, a number of proposals have been made for the economical generation of high-purity and, in particular, oxygen-free furnace atmospheres, these working with different means and different approaches to solutions.

Speziell die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Schutzgasabsaugung bei kontinuierlichen Wärmebehandlungsanlagen so zu gestalten, daß möglichst geringe oder nahezu keine Rückwirkungen auf die Atmosphäre und die Gasströmung im Ofen entstehen.Specifically, the object of the present invention is to design a protective gas extraction in continuous heat treatment systems so that the effects on the atmosphere and the gas flow in the furnace are minimal or almost non-existent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei den betreffenden Wärmebehandlungsanlagen die Abzugshauben nicht unmittelbar gekoppelt an Einlaß und/oder Auslaß vorgesehen werden sondern diese mit einem Abstand oberhalb von Einlaß und Auslaß angeordnet sind und zwar derart, daß eine Entkoppelung der Gasströmungsverhältnisse an und in den Abzugshauben von der Gasströmung im Anlageninnenraum das Ergebnis ist. 2This object is achieved in that the fume hoods are not provided directly coupled to the inlet and / or outlet in the heat treatment systems in question but are arranged at a distance above the inlet and outlet and in such a way that a decoupling of the gas flow conditions on and in the Extractor hoods from the gas flow inside the system are the result. 2nd

Claims (3)

AT 401 529 B Durch diese Maßnahme wird der nicht definierte Abzug von Atmosphärengas aus einer Wärmebehandlungsanlage vermieden, wodurch unter Umständen - bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen - sich der gesamte Ofendruck erhöht (Größenordnung 0.01 mbar bei Ofendrücken um ca. 0.05 - 0.1 mbar).Prinzipiell werden die Gasströmungen in einer Wärmebehandlungsanlage durch dieses Abzugsprinzip nicht mehr beeinflußt und die Strömungen bilden sich allein aufgrund der Zuleitungsmenge zur Anlage und den Querschnitten der Ofenöffnungen sowie thermischen Phänomenen (Thermik) aus, falls nicht durch weitere Maßnahmen gezielt Einfluß auf die Atmosphärenströmung genommen wird. Insgesamt werden mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag stabilere, definiertere und konstantere Verhältnisse als bei den konventionellen Wärmebehandlungsanlagen erreicht. Nicht faßbare spontane Beeinflussungen, wie sie sich beispielsweise durch sich zusetzende Filter in der Abzugseinrichtung ergeben können, wirken sich nicht mehr aus. Im Ergebnis erhält man im Regelfall zudem eine Verringerung der benötigten Schutzgasmenge, da es nicht mehr zum Abziehen von Schutzgas aus der Wärmebehandlungsanlage kommen kann. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Abzugshaube oberhalb von Einlaß und/oder Auslaß mit einem Abstand von 0,05 bis 0.5 m, vorzugsweise 0.1 bis 0.25 m, und mit diesen etwas überlappend angeordnet. Mit diesen Maßgaben wird die erfindungsgemäßen Zielsetzung besonders ausgeprägt erreicht. Anhand der schematischen Zeichnung wird der erfindungsgemäße Vorschlag im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Die Fig.zeigt eine Durchlaufwärmebehandlungsanlage, genauer ausgedrückt, eine Banddurchlaufanlage mit einem Innenraum 12. Ein Förderband 1 wird mittels Rollen 2,3 durch einen, den Innenraum 12 umhüllenden Tunnel 4 gezogen. Der Tunnel 4 kann in eine Aufheizzone 5, eine Heizzone 6 mit Heizelementen 8 und in eine Abkühlzone 7 eingeteilt werden. Die Bewegungsrichtung des Förderbandes 1 ist durch den Pfeil auf der Rolle 2 gekennzeichnet. Der Tunnelanfang und sein Ende bilden den Einlaß 10 und den Auslaß 11 der Anlage. Einlaß und Auslaß sind nicht mit gasdichten Verschlüssen versehen, sondern lediglich mit vorhangartigen, die Anlage nur teilweise abdichtende Verschlußlappen ausgestattet, die ein kontinuierliches Ein- bzw. Auslaufen von zu behandelnden Gegenständen ermöglichen. Eine Schutzgaszufuhrleitung 9 ist benachbart zur Heizzone 6 im Anlageninnenraum 12 endend angeordnet. Schließlich sind Abzugshauben 14,15 oberhalb von Anlageneinlaß 10 und Anlagenauslaß 11 angeordnet, wobei zwischen dem Tunnel 4 der Anlage und den Hauben 14,15 keinerlei gasleitende oder -lenkende Installationen oder Halteeinrichtungen angeordnet sind, die die unterhalb der Absaughauben entstehenden Unterdruckzonen in ihrer Wirkung auf die Gasatmosphäre im Anlageninnern unterstützen könnten. Vielmehr wird bei zu großer "Absaugkraft" Gas aus der Umgebung der Absaughaube, also Luft, angesaugt, da ja Haube und Ofentunnel räumlich und eben gasströmungsmäßig getrennt sind. Wird beispielsweise die gezeigte Anlage über die Zuleitung 9 mit Wasserstoffatmosphäre versorgt, so wird mit der hier vorhandenen Absauganlage nur gerade die Schutzgasmenge abgeführt, die aus der Anlage ohnehin austritt und die zur Durchführung der jeweiligen Wärmebehandlung unter Einbeziehung der jeweiligen Verhältnisse bestimmt worden ist. Es kann nicht aufgrund sich zusetzender Filter, unterschiedlicher Kaminwirkung und ähnlichem zum Abziehen von zuviel Atmosphärengas oder anderen abzugsbedingten Einflüssen auf die Behandlungsatmosphäre in der Anlage kommen. Die im gezeigten Beispiel sich ausbildende, im wesentlichen zweigeteilte Schutzgasströmung in der Wärmebehandlungsanlage - Strömung von der Anlagenmitte zu den Anlagenenden - ist hinsichtlich ihrer Stärke im wesentlichen bestimmt durch die Menge an über die Zuleitung 9 zugeführtem Schutzgas. Dieses Strömungsbild kann bei Bedarf z.B. durch gerichtete Zuleitung von Schutzgas beeinflußt werden - es ist jedoch nicht mehr durch die Absaugung des austretenden Schutzgases beeinflußt. Patentansprüche 1. Durchlaufwärmebehandlungsanlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Werkstücken, deren Innenraum zur Aufrechterhaltung einer Gasatmosphäre mit einer oder mehreren Gaszuleitungen verbunden ist und die einen nicht gasdichten Einlaß und/oder Auslaß besitzt, wobei an Einlaß und/oder Auslaß eine Abzugshaube für ausströmendes Atmosphärengas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugshaube(n) (14,15) mit einem Abstand oberhalb von Einlaß und/oder Auslaß angeordnet sind und zwar derart, daß eine Entkoppelung der Gasströmungsverhältnisse an und in den Abzugshauben von der Gasströmung im Anlageninnenraum (12) das Ergebnis ist.AT 401 529 B This measure avoids the undefined withdrawal of atmospheric gas from a heat treatment system, which may lead to an increase in the total furnace pressure (in the case of otherwise constant conditions) (order of magnitude 0.01 mbar at furnace pressures of approx. 0.05 - 0.1 mbar) the gas flows in a heat treatment plant are no longer influenced by this extraction principle and the flows are formed solely on the basis of the amount of supply to the plant and the cross sections of the furnace openings and thermal phenomena (thermals), unless other measures have a targeted influence on the atmospheric flow. Overall, the proposal according to the invention achieves more stable, more defined and more constant conditions than in the conventional heat treatment plants. Unbelievable spontaneous influences, such as those that can result, for example, from clogged filters in the fume cupboard, no longer have an effect. As a rule, the result is also a reduction in the amount of shielding gas required, since shielding gas can no longer be drawn off from the heat treatment system. In a particularly advantageous embodiment, the extractor hood is arranged above the inlet and / or outlet at a distance of 0.05 to 0.5 m, preferably 0.1 to 0.25 m, and somewhat overlapping therewith. With these measures, the objective according to the invention is achieved in a particularly pronounced manner. The proposal according to the invention is described in more detail below by way of example with reference to the schematic drawing. The figure shows a continuous heat treatment system, more precisely, a conveyor belt system with an interior 12. A conveyor belt 1 is pulled by means of rollers 2, 3 through a tunnel 4 enveloping the interior 12. The tunnel 4 can be divided into a heating zone 5, a heating zone 6 with heating elements 8 and a cooling zone 7. The direction of movement of the conveyor belt 1 is indicated by the arrow on the roller 2. The tunnel start and its end form the inlet 10 and the outlet 11 of the system. Inlet and outlet are not provided with gas-tight closures, but only with curtain-like shutters, which only partially seal the system, which enable the objects to be treated to be continuously fed in or out. A protective gas supply line 9 is arranged adjacent to the heating zone 6 in the interior 12 of the plant. Finally, extraction hoods 14, 15 are arranged above the system inlet 10 and system outlet 11, with no gas-guiding or guiding installations or holding devices being arranged between the tunnel 4 of the system and the hoods 14, 15, which effect the negative pressure zones arising below the extraction hoods could support the gas atmosphere inside the system. Rather, if the " suction force " Gas is sucked in from the surroundings of the exhaust hood, i.e. air, since the hood and the furnace tunnel are spatially and precisely separated in terms of gas flow. If, for example, the system shown is supplied with hydrogen atmosphere via the feed line 9, only the amount of shielding gas which exits the system anyway and which has been determined to carry out the respective heat treatment, taking into account the respective conditions, is only removed with the suction system present here. Due to clogging filters, different chimney effects and the like, too much atmospheric gas or other exhaust-related influences on the treatment atmosphere in the system cannot be drawn off. The essentially two-part flow of shielding gas in the heat treatment system which forms in the example shown - flow from the center of the system to the ends of the system - is essentially determined in terms of its strength by the amount of shielding gas supplied via the feed line 9. This flow pattern can e.g. be influenced by a directed supply of protective gas - however, it is no longer influenced by the suction of the emerging protective gas. 1. Continuous heat treatment plant for the continuous heat treatment of workpieces, the interior of which is connected to maintain a gas atmosphere with one or more gas supply lines and which has a non-gas-tight inlet and / or outlet, with an extractor hood for outflowing atmospheric gas being arranged at the inlet and / or outlet, characterized in that the fume hood (s) (14, 15) are arranged at a distance above the inlet and / or outlet and in such a way that the result is a decoupling of the gas flow conditions on and in the fume hoods from the gas flow in the interior of the plant (12) is. 2. Durchlaufwärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugshaube(n) oberhalb vom Einlaß und/oder Auslaß mit einem 3 AT 401 529 B Abstand von 0.05 bis 0.5 m, vorzugsweise 0.1 bis 0.25 m, angeordnet sind.2. continuous heat treatment plant according to claim 1, characterized in that the exhaust hood (s) above the inlet and / or outlet with a 3 AT 401 529 B distance of 0.05 to 0.5 m, preferably 0.1 to 0.25 m, are arranged. 3. Durchlaufwärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugshaube(n) oberhalb von Einlaß und/oder Auslaß und teilweise überlappend mit diesen angeordnet sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 43. continuous heat treatment system according to claim 1 or 2, characterized in that the extractor hood (s) are arranged above the inlet and / or outlet and partially overlapping them. Including 1 sheet of drawings 4
AT26492A 1991-02-19 1992-02-17 CONTINUOUS HEAT TREATMENT SYSTEM WITH SPECIAL PROTECTIVE GAS EXTRACTION AT401529B (en)

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