DE102023206581A1 - Galvanizing furnace and method for operating such a galvanizing furnace - Google Patents

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Abstract

Ein Verzinkungsofen ist ausgeführt mit einer eine Seitenwand (5) aufweisende Ofenhülle (2), mit einem in der Ofenhülle (2) angeordneten Verzinkungskessel (3) mit mindestens einer ersten Beheizungszone und mit mindestens einer zweiten Beheizungszone, mit einem zwischen der Ofenhülle (2) und dem Verzinkungskessel (3) gebildeten Heizraum (16), mit mindestens einer ersten Wärmequelle (20, 28) zum Beheizen der mindestens einen ersten Beheizungszone, wobei die mindestens eine erste Wärmequelle (20, 28) in Form eines Brenners für regenerative Energieträger und/oder für fossile Energieträger ausgeführt ist, und mit mindestens einer zweiten Wärmequelle (23) zum Beheizen der mindestens einen zweiten Beheizungszone mittels elektrischer Energie.A galvanizing furnace is designed with a furnace shell (2) having a side wall (5), with a galvanizing kettle (3) arranged in the furnace shell (2) with at least one first heating zone and with at least one second heating zone, with a between the furnace shell (2) and the galvanizing boiler (3), with at least one first heat source (20, 28) for heating the at least one first heating zone, the at least one first heat source (20, 28) being in the form of a burner for renewable energy sources and/or or is designed for fossil fuels, and with at least one second heat source (23) for heating the at least one second heating zone using electrical energy.

Description

Der Inhalt der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 209 452.2 wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.The content of the German patent application DE 10 2022 209 452.2 is incorporated herein by reference.

Die Erfindung betrifft einen Verzinkungsofen sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Verzinkungsofens.The invention relates to a galvanizing furnace and a method for operating such a galvanizing furnace.

DE 695 15 174 T2 offenbart einen Metallschmelztiegelofen mit Auskleidung. DE 695 15 174 T2 discloses a lined metal crucible furnace.

JP S 56-28064 U offenbart einen Verzinkungsofen mit elektrischen Heizsonden im Zinkbad. JP S 56-28064 U discloses a galvanizing furnace with electrical heating probes in a zinc bath.

GB 353 839 A offenbart einen Muffelofen für Metalle. GB 353 839 A reveals a muffle furnace for metals.

Ein Verzinkungsofen ist bekannt aus EP 3 252 412 A1 . Dieser Verzinkungsofen weist eine Verzinkungswanne mit einem umschließenden Ofengehäuse auf. Zum Beheizen des flüssigen Zinks in der Verzinkungswanne sind Brenner vorhanden, die an verschiedenen Positionen in dem Ofengehäuse anordenbar sind.A galvanizing furnace is known from EP 3 252 412 A1 . This galvanizing furnace has a galvanizing trough with an enclosing furnace housing. To heat the liquid zinc in the galvanizing tank, there are burners that can be arranged at different positions in the furnace housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines Verzinkungsofens, insbesondere eines Aufheizprozesses, eines Arbeitsbetriebes, der auch als Verzinkungsbetrieb bezeichnet wird, eines Pausenbetriebs ohne Verzinkung bei nicht abgedecktem Verzinkungskessel und eines Warmhaltebetriebes ohne Verzinkung bei abgedecktem Verzinkungskessel, der auch als Ruhebetrieb ohne Verzinkung bezeichnet wird, und insbesondere das Temperaturmanagement für den Verzinkungsofen zu verbessern.The invention is based on the object of operating a galvanizing furnace, in particular a heating process, a working operation, which is also referred to as a galvanizing operation, a break operation without galvanizing when the galvanizing boiler is not covered and a warming operation without galvanizing when the galvanizing boiler is covered, which is also referred to as resting operation without galvanizing and in particular to improve the temperature management for the galvanizing furnace.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Verzinkungsofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6.This object is achieved according to the invention by a galvanizing furnace with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 6.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Verzinkungsofen mit verschiedenartigen Wärmequellen ausgestattet ist. Es wurde erkannt, dass unterschiedliche Aufheiz-, Betriebs- und/oder Warmhaltecharakteristiken von Zink in einem Verzinkungskessel mittels verschiedenartiger Wärmequellen vorteilhaft abgebildet und realisiert werden können.The essence of the invention is that a galvanizing furnace is equipped with various heat sources. It was recognized that different heating, operating and/or warming characteristics of zinc in a galvanizing boiler can be advantageously mapped and realized using different types of heat sources.

Mindestens eine erste Wärmequelle ist ein Brenner, der geeignet ist, regenerative Energieträger und/oder fossile Energieträger zu verbrennen. Als regenerative Energieträger wird insbesondere Wasserstoff verstanden, der insbesondere aus regenerativen Energien erzeugt worden ist, also insbesondere durch Elektrolyse mittels regenerativ erzeugtem Strom, insbesondere aus Solarkraft- und/oder Windkraft-Anlagen. Als regenerative Energieträger wird zusätzlich oder alternativ auch aus Biogas erzeugtes Methan verstanden. Insbesondere wurde erkannt, dass regenerative Energieträger für die Bereitstellung der Wärme in dem Verzinkungskessel effizient genutzt werden können. Der Betrieb des Verzinkungsofens ist nachhaltig und umweltfreundlich.At least a first heat source is a burner that is suitable for burning renewable energy sources and/or fossil energy sources. A renewable energy source is understood to mean in particular hydrogen, which has been produced in particular from renewable energies, i.e. in particular by electrolysis using electricity generated from renewable sources, in particular from solar power and/or wind power systems. Renewable energy sources also include methane produced from biogas. In particular, it was recognized that renewable energy sources can be used efficiently to provide heat in the galvanizing boiler. The operation of the galvanizing furnace is sustainable and environmentally friendly.

Fossile Energieträger sind insbesondere Erdöl, Erdgas und/oder Flüssiggas. Es ist insbesondere denkbar, einen Brenner bereitzustellen, der sowohl regenerative Energieträger als auch fossile Energieträger als Brennstoff nutzen kann.Fossil energy sources are in particular crude oil, natural gas and/or liquid gas. It is particularly conceivable to provide a burner that can use both renewable energy sources and fossil energy sources as fuel.

Der Brenner erzeugt eine Brennerflamme, die in einen Heizraum abstrahlt, der zwischen einer Außenseite des Verzinkungskessels und einer Innenseite einer Ofenhülle gebildet ist. Die Ofenhülle weist eine äußere, insbesondere umlaufende, Seitenwand auf, die den Verzinkungskessel umgibt. Der Verzinkungskessel ist innerhalb der Ofenhülle angeordnet und insbesondere in der Ofenhülle abgestellt. Mit der mindestens einen ersten Wärmequelle wird der Verzinkungskessel indirekt durch Konvektion und/oder Wärmestrahlung beheizt. Es können auch mehrere erste Wärmequellen vorhanden sein, die identisch oder unterschiedlich ausgeführt sein können. Insbesondere sind meistens zwei, insbesondere drei, vier, fünf, sechs, acht, zehn oder mehr erste Wärmequellen vorhanden. Die ersten Wärmequellen sind punktförmig, linienförmig oder flächenförmig, insbesondere kreisförmig oder polygonförmig, insbesondere viereckig, ausgeführt.The burner produces a burner flame that radiates into a heating space formed between an outside of the galvanizing kettle and an inside of a furnace shell. The furnace shell has an outer, in particular circumferential, side wall that surrounds the galvanizing kettle. The galvanizing kettle is arranged within the furnace shell and is in particular parked in the furnace shell. With the at least one first heat source, the galvanizing kettle is heated indirectly by convection and/or heat radiation. There can also be several first heat sources, which can be designed identically or differently. In particular, there are usually two, in particular three, four, five, six, eight, ten or more first heat sources present. The first heat sources are point-shaped, linear or flat, in particular circular or polygon-shaped, in particular square.

Der Verzinkungsofen weist mindestens eine zweite Wärmequelle auf, die mittels elektrischer Energie funktioniert. Die mindestens zweite Wärmequelle ist eine Elektroheizung und wandelt elektrische Energie in Wärme. Die mindestens eine zweite Wärmequelle ermöglicht eine Wärmeübertragung durch Konvektion, Wärmestrahlung und/oder Induktion. Es können auch mehrere zweite Wärmequellen vorhanden sein, die identisch oder unterschiedlich ausgeführt sein können. Insbesondere sind meistens zwei, insbesondere drei, vier, fünf, sechs, acht, zehn oder mehr zweite Wärmequellen vorhanden. Die zweiten Wärmequellen sind linienförmig oder flächenförmig, insbesondere kreisförmig oder polygonförmig, insbesondere viereckig, ausgeführt.The galvanizing furnace has at least a second heat source that works using electrical energy. The at least second heat source is an electric heater and converts electrical energy into heat. The at least one second heat source enables heat transfer by convection, thermal radiation and/or induction. There can also be several second heat sources, which can be designed identically or differently. In particular, there are usually two, in particular three, four, five, six, eight, ten or more second heat sources present. The second heat sources are linear or flat, in particular circular or polygonal, in particular square.

Die verschiedenartigen Wärmequellen können insbesondere anhand der zum jeweiligen Zeitpunkt zur Verfügung stehenden regenerativen Energien flexibel eingesetzt und energieeffizient genutzt werden.The different types of heat sources can be used flexibly and energy-efficiently, particularly based on the renewable energies available at the time.

Insbesondere sind die verschiedenen Wärmequellen derart ausgeführt, dass sie unabhängig voneinander zum Beheizen des Verzinkungsofens ausgeführt sind. Es ist also insbesondere möglich, den Verzinkungsofen ausschließlich mit der mindestens einen ersten Wärmequelle oder ausschließlich mit der mindestens einen zweiten Wärmequelle oder einer Kombination aus der mindestens einen ersten Wärmequelle und der mindestens einen zweiten Wärmequelle zu beheizen. Insbesondere können die mindestens eine erste Wärmequelle und/oder die mindestens eine zweite Wärmequelle mit einem veränderlich festlegbaren Leistungsprofil zwischen 0% und 100% betrieben werden. Insbesondere sind die verschiedenen Wärmequellen einzeln und/oder in Gruppen unterschiedlich ansteuerbar und/oder regelbar, insbesondere mittels einer Steuerungs-/Regelungseinheit. 0% bedeutet, dass die jeweilige Wärmequelle keine Leistung abgibt. In diesem Fall ist die Wärmequelle ausgeschaltet. 100% bedeutet, dass die jeweilige Wärmequelle mit der vollen Nennleistung betrieben wird. Insbesondere sind die Wärmequellen derart ausgeführt, dass eine stufenlose Einstellung eines beliebigen Leistungswertes zwischen 0% und 100% regelbar ist. Insbesondere ist eine zeitabhängige Leistungsregelung möglich. Insbesondere kann die Regelung auch anhand anderer Regelparameter erfolgen, insbesondere anhand der Schmelzetemperatur.In particular, the various heat sources are designed in such a way that they are designed to heat the galvanizing furnace independently of one another. It is therefore possible, in particular, to heat the galvanizing furnace exclusively with the at least one first heat source or exclusively with the at least one second heat source or a combination of the at least one first heat source and the at least one second heat source. In particular, the at least one first heat source and/or the at least one second heat source can be operated with a variably definable power profile between 0% and 100%. In particular, the various heat sources can be controlled and/or regulated differently individually and/or in groups, in particular by means of a control/regulation unit. 0% means that the respective heat source does not produce any power. In this case the heat source is switched off. 100% means that the respective heat source is operated at full nominal power. In particular, the heat sources are designed in such a way that a continuous adjustment of any power value between 0% and 100% can be regulated. In particular, time-dependent power control is possible. In particular, the control can also be carried out using other control parameters, in particular based on the melt temperature.

Die Wärmequellen dienen jeweils zum Beheizen einer Beheizungszone, die an, insbesondere einer Außenseite, des Verzinkungskessels angeordnet sind. Die Beheizungszonen bilden jeweils Teilflächen an der Außenseite des Verzinkungskessels. Die Teilflächen sind insbesondere kleiner als die Gesamtfläche der Außenseite des Verzinkungskessels. Die Teilflächen können separat voneinander angeordnet sein, also keine gemeinsame Schnittfläche aufweisen. Die Teilflächen können teilweise überlappend und insbesondere vollständig überlappend angeordnet sein, sodass eine Teilfläche vollständig innerhalb einer anderen Teilfläche angeordnet ist.The heat sources each serve to heat a heating zone that is arranged on, in particular an outside, of the galvanizing boiler. The heating zones each form partial areas on the outside of the galvanizing tank. The partial areas are in particular smaller than the total area of the outside of the galvanizing vessel. The partial surfaces can be arranged separately from one another, i.e. they cannot have a common cutting surface. The partial areas can be arranged partially overlapping and in particular completely overlapping, so that one partial area is arranged completely within another partial area.

Der Verzinkungskessel ist aus einem temperaturfesten Material hergestellt, insbesondere aus technisch reinem Eisen, insbesondere mit einer Reinheit von mindestens 99,85%. Ein derartiges Material ist mit dem Handelsnamen ARMCO-Eisen bekannt.The galvanizing kettle is made of a temperature-resistant material, in particular technically pure iron, in particular with a purity of at least 99.85%. Such a material is known by the trade name ARMCO iron.

Ein Verzinkungsofen gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine flexible und zielgerichtete Temperierung des Verzinkungskessels. Vorteilhaft ist es, wenn die Beheizungszonen, insbesondere der verschiedenartigen Wärmequellen, derart separat voneinander angeordnet sind, dass sie nicht überlappen. Die Beheizungszonen weisen jeweils eine äußere, insbesondere geschlossene, Kontur auf, wobei sich Konturen benachbarter Beheizungszonen insbesondere nicht schneiden und insbesondere nicht berühren. Insbesondere sind die Beheizungszonen beabstandet zueinander angeordnet. Alternativ ist es möglich, dass die Beheizungszonen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind, also die Kontur einer ersten Beheizungszone zumindest bereichsweise innerhalb der Kontur einer zweiten Beheizungszone angeordnet ist.A galvanizing furnace according to claim 2 enables flexible and targeted temperature control of the galvanizing boiler. It is advantageous if the heating zones, in particular of the different types of heat sources, are arranged separately from one another in such a way that they do not overlap. The heating zones each have an outer, in particular closed, contour, with contours of adjacent heating zones in particular not intersecting and in particular not touching. In particular, the heating zones are arranged at a distance from one another. Alternatively, it is possible for the heating zones to be arranged at least partially overlapping, i.e. for the contour of a first heating zone to be arranged at least partially within the contour of a second heating zone.

Ein Verzinkungsofen gemäß Anspruch 3 vereinfacht eine Einstellung eines Temperaturprofils entlang einer Höhenrichtung des Verzinkungskessels. Die Beheizungszonen decken insbesondere hinsichtlich ihrer Ausdehnung entlang der Höhenrichtung unterschiedliche Flächen an den Verzinkungskessel ab.A galvanizing furnace according to claim 3 simplifies adjustment of a temperature profile along a height direction of the galvanizing kettle. The heating zones cover different areas of the galvanizing boiler, particularly with regard to their extent along the height direction.

Ein Verzinkungsofen gemäß Anspruch 4 gewährleistet verschiedene Erwärmungsmethoden mit der zweiten Wärmequelle. Eine elektrische Widerstandsheizung kann zur konvektiven Erwärmung des Verzinkungskessels genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, die elektrische Widerstandsheizung unmittelbar am Verzinkungskessel zu befestigen und/oder daran zu integrieren, um die Wärmeübertragung zu verbessern.A galvanizing furnace according to claim 4 ensures various heating methods with the second heat source. An electrical resistance heater can be used for convective heating of the galvanizing kettle. Additionally or alternatively, it is conceivable to attach and/or integrate the electrical resistance heater directly to the galvanizing kettle in order to improve heat transfer.

Die zweite Wärmequelle kann auch als Induktionsheizung ausgeführt sein und ermöglicht eine zielgerichtete und insbesondere lokal begrenzte Erwärmung des Verzinkungskessels.The second heat source can also be designed as an induction heater and enables targeted and, in particular, locally limited heating of the galvanizing boiler.

Ein Verzinkungsofen gemäß Anspruch 5 vereinfacht die Trennung der verschiedenen Beheizungszonen. Insbesondere ist eine Trennung des Heizraums mittels eines Trennelements vorgesehen, das den Heizraum in zwei Teil-Heizräume unterteilt und insbesondere hermetisch voneinander trennt. Ein derartiger Verzinkungsofen weist eine verbesserte Modularität bezüglich der gezielten Erwärmung mittels der verschiedenartigen Wärmequellen auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trennelement horizontal, insbesondere senkrecht zur Höhenrichtung, orientiert ist. Es ist grundsätzlich auch denkbar, mehrere und insbesondere verschieden orientierte Trennebenen zur Unterteilung des Heizraums zu verwenden.A galvanizing oven according to claim 5 simplifies the separation of the different heating zones. In particular, a separation of the heating room is provided by means of a separating element which divides the heating room into two partial heating rooms and in particular hermetically separates them from one another. Such a galvanizing furnace has improved modularity with regard to targeted heating using various heat sources. It is particularly advantageous if the separating element is oriented horizontally, in particular perpendicular to the height direction. In principle, it is also conceivable to use several and, in particular, differently oriented dividing planes to subdivide the boiler room.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 6 weist im Wesentlichen die Vorteile des Verzinkungsofens selbst auf, worauf hiermit verwiesen wird. Es wurde gefunden, dass der Verzinkungskessel mittels der Wärmequellen vorteilhaft auf eine mittlere Betriebstemperatur von 430° C bis 460° C, insbesondere von 445° C bis 455° C und insbesondere von 450° C temperiert werden kann. Das Zink liegt in dem Verzinkungskessel im flüssigen Zustand vor. Das Verzinken von unverzinkten Rohteilen ist dadurch vereinfacht.A method according to claim 6 essentially has the advantages of the galvanizing furnace itself, to which reference is hereby made. It was found that the galvanizing boiler can advantageously be tempered using the heat sources to an average operating temperature of 430° C. to 460° C., in particular from 445° C. to 455° C. and in particular 450° C. The zinc is in the liquid state in the galvanizing kettle. This makes galvanizing ungalvanized raw parts easier.

Mit dem Verzinkungsofen wird eine indirekte Beheizung des Zink in dem Verzinkungskessel gewährleistet. Ein direkter Kontakt zwischen den Wärmequellen und dem zu erhitzenden Zink ist vermieden. Die Wärmequellen garantieren ein zuverlässiges, effizientes und flexibel steuerbares Temperieren des Verzinkungskessels. Mittels einer Steuerungs-/Regelungseinheit können die einzelnen Wärmequellen gezielt gesteuert und/oder geregelt werden, sodass der Verzinkungskessel auf die mittlere Betriebstemperatur aufgeheizt und die mittlere Betriebstemperatur in einem vorgegebenen Temperaturintervall und/oder auf einer vorgegebenen Zieltemperatur gehalten werden kann. Dazu können geeignete Temperatursensoren in und/oder an dem Verzinkungskessel angebracht sein, die mit der Steuerungs-/Regelungseinheit in Signalverbindung stehen.The galvanizing furnace ensures indirect heating of the zinc in the galvanizing boiler. A direct contact between the Heat sources and the zinc to be heated are avoided. The heat sources guarantee reliable, efficient and flexibly controllable temperature control of the galvanizing boiler. By means of a control/regulation unit, the individual heat sources can be controlled and/or regulated in a targeted manner, so that the galvanizing boiler can be heated to the average operating temperature and the average operating temperature can be maintained in a predetermined temperature interval and/or at a predetermined target temperature. For this purpose, suitable temperature sensors can be attached in and/or on the galvanizing tank, which are in signal connection with the control/regulation unit.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 6 ist besonders energieeffizient. Ein Dauerbetrieb des Verzinkungsofens bedeutet, dass der Verzinkungsofen 24 Stunden pro Tag und 7 Tage pro Woche betrieben wird. Der Dauerbetrieb wird auch als Arbeitsbetrieb oder Verzinkungsbetrieb bezeichnet. Für den Verzinkungsbetrieb ist ein hoher Energiebedarf erforderlich, um die Zinkschmelze auf das gewünschte Temperaturniveau zu temperieren, also zu erwärmen und die Temperatur zu erhalten. Insbesondere ist ein hoher Energiebedarf erforderlich, um hohe Wärmeverluste durch Wärmeabstrahlung über die nicht abgedeckte Oberfläche der Zinkschmelze und Wärmeverluste des isolierten Ofenbereichs auszugleichen. Ein energieaufwändiges und langwieriges Wiederaufheizen wird durch den Dauerbetrieb vermieden.A method according to claim 6 is particularly energy efficient. Continuous operation of the galvanizing oven means that the galvanizing oven is operated 24 hours a day and 7 days a week. Continuous operation is also referred to as working operation or galvanizing operation. The galvanizing operation requires a lot of energy to temper the zinc melt to the desired temperature level, i.e. to heat it up and maintain the temperature. In particular, a high energy requirement is required to compensate for high heat losses due to heat radiation via the uncovered surface of the zinc melt and heat losses in the insulated furnace area. Continuous operation avoids energy-consuming and lengthy reheating.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine unkomplizierte und direkte Zugänglichkeit des Verzinkungskessels. Ein Verzinkungsbetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass Rohteile im Verzinkungskessel verzinkt werden. Als Pausenbetrieb wird verstanden, dass der Verzinkungsbetrieb kürzlich abgeschlossen und/oder zeitnah wiederaufgenommen wird. Der Pausenbetrieb ist insbesondere eine Übergangsphase zwischen zwei Verzinkungsbetrieben. Während des Pausenbetriebs wird die Zinkschmelze in dem Verzinkungskessel warmgehalten, insbesondere aktiv beheizt, insbesondere mit einem mittleren Energiebedarf. Der mittlere Energiebedarf ist erforderlich, um Wärmeverluste durch Wärmeabstrahlung an der nicht abgedeckten Oberfläche der Zinkschmelze und Wärmeverluste des isolierten Ofenbereichs auszugleichen. Die Dauer des Pausenbetriebs beträgt insbesondere weniger als zwei Stunden, insbesondere weniger als eine Stunde, insbesondere weniger als 30 Minuten und insbesondere weniger als 15 Minuten. Aufwändige Umrüstarbeiten an dem Verzinkungskessel während des Verzinkungsbetriebs und/oder während des Pausenbetriebs sind nicht erforderlich.A method according to claim 7 enables uncomplicated and direct accessibility of the galvanizing kettle. A galvanizing company is characterized by the fact that raw parts are galvanized in the galvanizing tank. A break operation means that the galvanizing operation has recently been completed and/or has been resumed in a timely manner. The break is, in particular, a transitional phase between two galvanizing operations. During the break operation, the zinc melt in the galvanizing boiler is kept warm, in particular actively heated, in particular with a medium energy requirement. The average energy requirement is required to compensate for heat losses due to heat radiation on the uncovered surface of the zinc melt and heat losses from the insulated furnace area. The duration of the break operation is in particular less than two hours, in particular less than one hour, in particular less than 30 minutes and in particular less than 15 minutes. Complex conversion work on the galvanizing boiler during galvanizing operation and/or during breaks is not necessary.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 8 ist insbesondere energiesparend. In einem Ruhebetrieb, in dem keine Verzinkungen stattfinden, wird eine obere Öffnung des Verzinkungskessels abgedeckt, um einen Wärmeverlust an die Umgebung zu reduzieren. Während des Ruhebetriebs wird die Zinkschmelze in dem Verzinkungskessel warmgehalten, insbesondere aktiv beheizt, insbesondere mit einem geringen Energiebedarf, der insbesondere kleiner ist als der mittlere Energiebedarf während des Pausenbetriebs. Wärmeverluste durch die abgedeckte und/oder thermisch isolierte Oberfläche der Zinkschmelze und Wärmeverluste des isolierten Ofenbereichs sind reduziert. Der Ruhebetrieb mit abgedecktem Verzinkungskessel liegt in betriebsfreien Zeiten vor wie an Wochenenden und Feiertagen, nächtlichen Betriebsruhen und längeren Pausen und beträgt insbesondere weniger als zwei Wochen, insbesondere weniger als eine Woche, insbesondere weniger als einige Tage, insbesondere weniger als einen Tag, insbesondere weniger als 16 Stunden, insbesondere weniger als 12 Stunden, insbesondere weniger als 8 Stunden, insbesondere weniger als 6 Stunden, insbesondere weniger als 4 Stunden und insbesondere weniger als 2 Stunden. Das Verfahren ist energieschonend und damit nachhaltig.A method according to claim 8 is particularly energy-saving. In an idle operation in which no galvanizing takes place, an upper opening of the galvanizing boiler is covered to reduce heat loss to the environment. During idle operation, the zinc melt in the galvanizing boiler is kept warm, in particular actively heated, in particular with a low energy requirement, which is in particular smaller than the average energy requirement during idle operation. Heat losses through the covered and/or thermally insulated surface of the zinc melt and heat losses from the insulated furnace area are reduced. The idle operation with a covered galvanizing boiler occurs during non-operational times such as weekends and public holidays, night-time shutdowns and longer breaks and is in particular less than two weeks, in particular less than a week, in particular less than a few days, in particular less than a day, in particular less than 16 hours, in particular less than 12 hours, in particular less than 8 hours, in particular less than 6 hours, in particular less than 4 hours and in particular less than 2 hours. The process is energy-saving and therefore sustainable.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 9 vereinfacht die flexible Anpassung des Aufheiz- und/oder Warmhaltevorgangs an äußere Randbedingungen. Äu-ßere Randbedingungen können beispielsweise Energiepreise und/oder Verfügbarkeit, also Bezugspreise für die verschiedenen Energieträger und/oder elektrischen Strom, und insbesondere die Verfügbarkeit regenerativer Energien sein. Äußere Randbedingungen können beispielsweise auch das einzustellende Temperaturprofil in dem Verzinkungskessel sein. Es ist vorteilhaft, wenn die verschiedenen Wärmequellen in einem Lastbereich von 0% bis 100% flexibel ansteuerbar sind.A method according to claim 9 simplifies the flexible adaptation of the heating and/or keeping warm process to external boundary conditions. External boundary conditions can be, for example, energy prices and/or availability, i.e. reference prices for the various energy sources and/or electrical power, and in particular the availability of renewable energies. External boundary conditions can also be, for example, the temperature profile to be set in the galvanizing boiler. It is advantageous if the various heat sources can be controlled flexibly in a load range of 0% to 100%.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 10 ermöglicht die ausschließliche Nutzung nur eines Typs der beiden Wärmequellen. Das Verfahren ist unabhängig von der einen oder anderen Wärmequelle nutzbar. Das Verfahren erleichtert einen autarken Betrieb des Verzinkungsofens.A method according to claim 10 enables the exclusive use of only one type of the two heat sources. The process can be used independently of one or the other heat source. The process makes it easier for the galvanizing furnace to operate independently.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in dem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verzinkungsofens angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Both the features specified in the patent claims and the features specified in the exemplary embodiment of a galvanizing furnace according to the invention are each suitable, alone or in combination with one another, for further developing the subject matter according to the invention.

Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.The respective combinations of features do not represent a restriction with regard to the developments of the subject matter of the invention, but rather sen essentially only have an exemplary character.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:

  • 1 eine Schnittansicht in einer vertikal orientierten Schnittebene durch einen erfindungsgemäßen Verzinkungsofen,
  • 2 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie II-II in 1,
  • 3 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie III-III in 2.
Further features, advantages and details of the invention result from the following description of exemplary embodiments based on the drawing. Show it:
  • 1 a sectional view in a vertically oriented sectional plane through a galvanizing furnace according to the invention,
  • 2 a sectional view according to section line II-II in 1 ,
  • 3 a sectional view according to section line III-III in 2 .

Ein in 1 bis 3 insgesamt mit 1 gekennzeichneter Verzinkungsofen umfasst eine äußere Ofenhülle 2 und einen darin angeordneten Verzinkungskessel 3.An in 1 to 3 Galvanizing furnace marked overall with 1 comprises an outer furnace shell 2 and a galvanizing kettle 3 arranged therein.

Die Ofenhülle 2 umfasst eine Bodenplatte 4 und eine damit verbundene, umlaufende Seitenwand 5. Die Seitenwand 5 erstreckt sich ausgehend von der Bodenplatte 4 entlang einer Höhenrichtung 9. Die Höhenrichtung 9 ist senkrecht zu einer von der Bodenplatte 4 vorgegebenen Horizontalebene orientiert. Die Seitenwand 5 ist rechteckförmig ausgeführt und umfasst jeweils gegenüberliegend angeordnete kurze Seitenwandelemente 6 und lange Seitenwandelemente 7. Die Ofenhülle 2 weist eine der Bodenplatte 4 gegenüberliegende obere Öffnung auf. Die Ofenhülle 2 ist nach oben unverschlossen.The oven shell 2 comprises a base plate 4 and a circumferential side wall 5 connected thereto. The side wall 5 extends from the base plate 4 along a height direction 9. The height direction 9 is oriented perpendicular to a horizontal plane predetermined by the base plate 4. The side wall 5 is rectangular in shape and includes short side wall elements 6 and long side wall elements 7 arranged opposite each other. The oven shell 2 has an upper opening opposite the base plate 4. The oven shell 2 is not closed at the top.

Die Ofenhülle 2 weist im Bereich der oberen Öffnung Stützsegmente 8 auf, die zur seitlichen Abstützung des Verzinkungskessels 3, insbesondere in Umfangsrichtung dienen. Die Stützsegmente 8 dienen insbesondere zur Abstützung eines oberen Kragens des Verzinkungskessels 3.The furnace shell 2 has support segments 8 in the area of the upper opening, which serve to laterally support the galvanizing kettle 3, especially in the circumferential direction. The support segments 8 serve in particular to support an upper collar of the galvanizing vessel 3.

Die Ofenhülle 2 umfasst einen äußeren Spannrahmen 10, der an einer Außenseite der Seitenwand 5 angeordnet ist. Der Spannrahmen 10 umfasst mehrere, insbesondere zwei, Vertikalstreben 11, die insbesondere jeweils entlang der Höhenrichtung 9 orientiert sind. Die Vertikalstreben 11 sind insbesondere jeweils als I-förmiges Stahlprofil ausgeführt. Die Vertikalstreben 11 sind insbesondere derart nebeneinander angeordnet, dass die Gurte der I-Profile jeweils paarweise zueinander fluchtend angeordnet und mittels eines aufgeschweißten Verbindungs-Bleches verbunden sind. Die Vertikalstreben 11 sind auf einem Untergrund, insbesondere außerhalb der Bodenplatte 4, abgestellt. Gegenüberliegend angeordnete Vertikalstreben 11 sind mittels eines Zugbandes 27 miteinander verbunden. Das Zugband 27 ist insbesondere unterhalb der Bodenplatte 4 angeordnet. An ihrer dem Untergrund gegenüberliegenden Oberseite sind die Vertikalstreben 11 horizontal abgestützt, insbesondere über einen horizontal angeordneten Ringanker 13, der auf Querstreben 12 aufliegt.The oven shell 2 includes an outer clamping frame 10, which is arranged on an outside of the side wall 5. The clamping frame 10 comprises several, in particular two, vertical struts 11, which are each oriented in particular along the height direction 9. The vertical struts 11 are each designed in particular as an I-shaped steel profile. The vertical struts 11 are in particular arranged next to one another in such a way that the straps of the I-profiles are each arranged in pairs in alignment with one another and are connected by means of a welded-on connecting plate. The vertical struts 11 are placed on a surface, in particular outside the base plate 4. Vertical struts 11 arranged opposite each other are connected to one another by means of a tension band 27. The tension band 27 is arranged in particular below the base plate 4. On their upper side opposite the ground, the vertical struts 11 are supported horizontally, in particular via a horizontally arranged ring anchor 13, which rests on cross struts 12.

Der Spannrahmen 10 hält mehrere Spannelemente 14, die gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Stempel ausgeführt sind. Die Spannelemente 14 sind durch die Seitenwand 5 geführt und liegen mit einer Spannplatte 15 unmittelbar an der Außenseite des Verzinkungskessels 3 an. Die Spannelemente 14 dienen zur Lagefixierung des Verzinkungskessels 3 in der Ofenhülle 2 und/oder zur Aufnahme von Druckkräften des flüssigen Zinks im Verzinkungskessel 3. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind entlang der jeweiligen langen Seitenwandelemente 7 vier Spannelemente 14 angeordnet, insbesondere rasterartig in zwei Reihen mit jeweils zwei gleich beabstandet angeordneten Spannelementen 14. Die Reihen sind insbesondere parallel zur Bodenplatte 4 und die Spalten sind insbesondere parallel zu der Seitenwand 5 orientiert. Die Anzahl und die Anordnung der Spannelemente 14 kann abhängig von der Größe der Ofenhülle 2 und des Verzinkungskessels 3 entsprechend variieren. Die Spannelemente 14 können auch ungeordnet angeordnet sein.The clamping frame 10 holds several clamping elements 14, which are designed as stamps according to the exemplary embodiment shown. The clamping elements 14 are guided through the side wall 5 and lie directly on the outside of the galvanizing vessel 3 with a clamping plate 15. The clamping elements 14 serve to fix the position of the galvanizing kettle 3 in the furnace shell 2 and / or to absorb compressive forces of the liquid zinc in the galvanizing kettle 3. According to the exemplary embodiment shown, four clamping elements 14 are arranged along the respective long side wall elements 7, in particular in a grid-like manner in two rows each two equally spaced clamping elements 14. The rows are oriented in particular parallel to the base plate 4 and the columns are oriented in particular parallel to the side wall 5. The number and arrangement of the clamping elements 14 can vary depending on the size of the furnace shell 2 and the galvanizing kettle 3. The clamping elements 14 can also be arranged in a disordered manner.

Die Spannrahmen 10 und die davon gehaltenen Spannelemente 14 sind insbesondere an den langen Seitenwandelementen 7 der Seitenwand 5 angeordnet. Die Spannelemente 14 dienen insbesondere dazu, die auf das statische System des Verzinkungskessels 3 wirkenden Belastungen aufzunehmen. Diese Belastungen sind an den langen Seitenwandelementen 7 maximal. Die Kräfte werden über die Spannelemente 14 auf die Vertikalstreben 11 der Spannrahmen 10 übertragen. An einer Oberseite werden die Vertikalstreben 11 durch den umlaufenden Ringanker 13 abgestützt. An ihrer Unterseite werden die Vertikalstreben 11 durch die Zugbänder 27 mit jeweils gegenüberliegend angeordneten Vertikalstreben abgestützt.The clamping frames 10 and the clamping elements 14 held by them are arranged in particular on the long side wall elements 7 of the side wall 5. The clamping elements 14 serve in particular to absorb the loads acting on the static system of the galvanizing tank 3. These loads are maximum on the long side wall elements 7. The forces are transmitted via the clamping elements 14 to the vertical struts 11 of the clamping frame 10. The vertical struts 11 are supported on one upper side by the circumferential ring anchor 13. On their underside, the vertical struts 11 are supported by the drawstrings 27, each with vertical struts arranged opposite each other.

Zwischen der Ofenhülle 2 und dem Verzinkungskessel 3 ist ein Zwischenraum gebildet, der einen Heizraum 16 definiert. Der Heizraum 16 ist als umlaufender Ringspalt zwischen einer Innenseite der Ofenhülle 2 und einer Außenseite des Verzinkungskessels 3 ausgeführt. Der Ringspalt erstreckt sich entlang der Höhenrichtung 9. Der Heizraum 16 weist einen Abgaskanal 17 auf, der stutzenartig an einem der Seitenwandelemente 6, 7 angebracht ist.A space is formed between the furnace shell 2 and the galvanizing kettle 3, which defines a heating space 16. The heating chamber 16 is designed as a circumferential annular gap between an inside of the furnace shell 2 and an outside of the galvanizing kettle 3. The annular gap extends along the height direction 9. The heating chamber 16 has an exhaust gas duct 17 which is attached to one of the side wall elements 6, 7 like a socket.

Der Verzinkungskessel 3 ist aus einem metallischen Material, insbesondere aus Stahl, hergestellt. Der Verzinkungskessel 3 weist eine im Wesentlichen hohl-quaderförmige Geometrie auf mit einem Kesselboden 18 und einer, insbesondere einteilig mit dem Kesselboden 18 verbundenen, umlaufenden Kesselseitenwand 19. Die Außenkontur der Kesselseitenwand 19 ist insbesondere geometrisch ähnlich zu der Innenkontur der Seitenwand 5 ausgeführt, sodass insbesondere der Heizraum 16 eine im Wesentlichen konstante, umlaufende Breite aufweist, die senkrecht zur Höhenrichtung 9 orientiert ist. Insbesondere ist das Längenverhältnis der Seitenkanten der Rechteckkonturen von Ofenhülle 2 und Verzinkungskessel 3 ähnlich und insbesondere identisch. Der Verzinkungskessel 3 ist mit dem Kesselboden 18 auf der Bodenplatte 4 abgestellt.The galvanizing kettle 3 is made of a metallic material, in particular steel. The galvanizing boiler 3 has a substantially hollow cuboid geometry with a boiler bottom 18 and a circumferential boiler side wall 19, in particular connected in one piece to the boiler bottom 18. The outer con The structure of the boiler side wall 19 is in particular geometrically similar to the inner contour of the side wall 5, so that in particular the heating chamber 16 has a substantially constant, circumferential width, which is oriented perpendicular to the height direction 9. In particular, the aspect ratio of the side edges of the rectangular contours of the furnace shell 2 and galvanizing kettle 3 is similar and, in particular, identical. The galvanizing kettle 3 is placed with the kettle base 18 on the base plate 4.

Der Verzinkungsofen 1 weist mehrere erste Wärmequellen 20 auf, die gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als Brenner ausgeführt sind. Die ersten Wärmequellen 20 können identisch oder unterschiedlich ausgeführt sein und zum Verbrennen von regenerativen Energieträgern wie Wasserstoff und/oder mittels Biogas hergestelltes Methan sowie zum Verbrennen fossiler Energieträger wie Erdöl, Erdgas und/oder Flüssiggas dienen. Aus Darstellungsgründen sind Versorgungsleitungen für die Zuführung der Energieträger zu dem Brenner und entsprechende Speicherbehälter nicht gezeigt.The galvanizing furnace 1 has a plurality of first heat sources 20, each of which is designed as a burner according to the exemplary embodiment shown. The first heat sources 20 can be designed identically or differently and can be used to burn renewable energy sources such as hydrogen and/or methane produced using biogas as well as to burn fossil energy sources such as crude oil, natural gas and/or liquid gas. For reasons of illustration, supply lines for supplying the energy sources to the burner and corresponding storage containers are not shown.

Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Brenner 20 jeweils als Flachflammenbrenner als punktförmige erste Wärmequelle ausgeführt. Bei dem Flachflammenbrenner wird die Brennerflamme durch die Brennergeometrie und die Strömungsgeschwindigkeit des Brennfluids ringförmig um den Brenneraustritt ausgebildet. Die Flamme legt sich an die Ofenwand, also an einer Innenseite der Ofenhülle 2, an. Von da aus wird die Wärme gleichmäßig in den Ofenraum 16 hineingeleitet. An die Brenner 20 ist jeweils ein Brennerrohr 21 angeschlossen. Das Brennerrohr 21 dient zum Führen der von dem Brenner 20 erzeugten Brennerflamme in Richtung des Verzinkungskessels 3. Insbesondere ragt die Brennerflamme in den Heizraum 16 hinein. Vorteilhaft ist es, wenn die Brennerflamme so eingestellt wird, dass eine unmittelbare Beaufschlagung des Verzinkungskessels 3 mit der Brennerflamme vermieden ist. Das Brennerrohr 21 ist in einer dafür vorgesehenen Ausnehmung 22 in der Seitenwand 5 ausgenommen und darin befestigt. Der Brenner 20 ist mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel an der Seitenwand 5 und/oder an dem Spannrahmen 10 gehalten.According to the exemplary embodiment shown, the burners 20 are each designed as flat flame burners as a point-shaped first heat source. In the case of the flat flame burner, the burner flame is formed in a ring around the burner outlet due to the burner geometry and the flow speed of the combustion fluid. The flame is placed on the furnace wall, i.e. on the inside of the furnace shell 2. From there, the heat is conducted evenly into the furnace chamber 16. A burner tube 21 is connected to each burner 20. The burner tube 21 serves to guide the burner flame generated by the burner 20 in the direction of the galvanizing boiler 3. In particular, the burner flame protrudes into the heating chamber 16. It is advantageous if the burner flame is adjusted in such a way that direct exposure of the galvanizing boiler 3 to the burner flame is avoided. The burner tube 21 is recessed in a recess 22 provided in the side wall 5 and secured therein. The burner 20 is held on the side wall 5 and/or on the clamping frame 10 by means of fastening means, not shown.

Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Brenner 20 an dem langen Seitenwandelement 7 gleich beabstandet angeordnet. Die Brenner 20 sind insbesondere auf gleicher Höhe, also unbeabstandet entlang der Höhenrichtung 9 zueinander angeordnet. Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass die Brenner jeweils in verschiedenen Höhen am Verzinkungskessel 3 angeordnet sind. Durch die flexible Positionierung der Brenner 20 ist eine gezielte Einstellung eines zeitlichen Temperaturprofils oder einer lokalen Temperaturverteilung in dem Verzinkungskessel 3 möglich.According to the exemplary embodiment shown, two burners 20 are arranged equally spaced on the long side wall element 7. The burners 20 are in particular arranged at the same height, that is to say without spacing from one another along the height direction 9. Alternatively or additionally, it is conceivable that the burners are each arranged at different heights on the galvanizing boiler 3. The flexible positioning of the burners 20 makes it possible to specifically set a temporal temperature profile or a local temperature distribution in the galvanizing boiler 3.

Es ist denkbar, dass mehr oder weniger als die gezeigten Brenner 20 angeordnet sind. Die Anordnung der Brenner kann in Abhängigkeit des zu erzeugenden Temperaturprofils innerhalb des Verzinkungskessels 3 veränderlich festgelegt werden. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn die Seitenwand 5 ein Raster an Ausnehmungen zur Aufnahme der Brennerrohre 21 und zur Befestigung der Brenner 20 aufweist. Die Aufnahmen 22 können insbesondere auch in den kurzen Seitwandelementen 6 und insbesondere auch in der Bodenplatte 4 angeordnet sein. Die Aufnahmen 22 können auch ungeordnet angeordnet sein.It is conceivable that more or fewer burners 20 than those shown are arranged. The arrangement of the burners can be variably determined depending on the temperature profile to be generated within the galvanizing boiler 3. For this purpose, it can be advantageous if the side wall 5 has a grid of recesses for receiving the burner tubes 21 and for fastening the burners 20. The recordings 22 can in particular also be arranged in the short side wall elements 6 and in particular also in the base plate 4. The recordings 22 can also be arranged in a disordered manner.

Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine erste Wärmequelle 20 punktförmig auch als Hochgeschwindigkeitsbrenner ausgeführt und insbesondere stirnseitig an dem Verzinkungsofen 1 angebracht sein. Der Hochgeschwindigkeitsbrenner ragt stirnseitig in den Ofenraum 16 hinein und erzeugt einen horizontal orientierten Warmluftstrom um den Verzinkungskessel 3. Insbesondere kommen sechs, vier oder zwei Hochgeschwindigkeitsbrenner zum Einsatz. Der Hochgeschwindigkeitsbrenner ist insbesondere für die Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen konzipiert. Der Hochgeschwindigkeitsbrenner weist insbesondere eine Mischdüse auf mit getrennten Zuführungen für Brenngas und Verbrennungsluft.Alternatively or additionally, the at least one first heat source 20 can also be designed as a point-shaped high-speed burner and, in particular, can be attached to the front side of the galvanizing furnace 1. The high-speed burner projects into the front of the furnace chamber 16 and generates a horizontally oriented warm air flow around the galvanizing kettle 3. In particular, six, four or two high-speed burners are used. The high-speed burner is particularly designed for the combustion of gaseous fuels. The high-speed burner in particular has a mixing nozzle with separate feeds for fuel gas and combustion air.

Alternativ oder zusätzlich kann die erste Wärmequelle 20 auch als linienförmige oder flächenförmige erste Wärmequelle ausgeführt sein. Die linienförmigen oder flächenförmigen Bereiche verlaufen insbesondere horizontal entlang der Längsseite des Verzinkungsofens 1, also parallel zu den langen Seitenwandelementen 7. Die entsprechenden Längsseiten des Verzinkungskessels 3 sind in der Seitenansicht gemäß 1 dargestellt. Entsprechende flächenförmige erste Wärmequellen 28 sind schematisch in 1 gestrichelt angedeutet. Linien- oder flächenförmige erste Wärmequellen haben den Vorteil, dass die Fläche des Wärmeeintrags in den Verzinkungskessels 3 größer ist und die thermische Belastung der Kesselwand reduziert ist.Alternatively or additionally, the first heat source 20 can also be designed as a linear or flat first heat source. The linear or flat areas run in particular horizontally along the long side of the galvanizing furnace 1, i.e. parallel to the long side wall elements 7. The corresponding long sides of the galvanizing kettle 3 are shown in the side view 1 shown. Corresponding flat first heat sources 28 are shown schematically in 1 indicated by dashed lines. Linear or surface-shaped first heat sources have the advantage that the area of heat input into the galvanizing boiler 3 is larger and the thermal load on the boiler wall is reduced.

Der Verzinkungsofen 1 weist mehrere zweite Wärmequellen 23 in Form von Elektroheizungen auf. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Wärmequellen 23 jeweils ebenfalls in einer entsprechenden Ausnehmung 22 in der Seitenwand 5 integriert angeordnet. Die zweiten Wärmequellen 23 sind jeweils als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt und dienen zur Erwärmung des Verzinkungskessels 3 mittels Konvektion und/oder mittels Wärmestrahlung. Es ist auch denkbar, dass elektrische Widerstandsheizungen 23 unmittelbar an dem Verzinkungskessel 3, insbesondere an dessen Kesselseitenwand 19 angebracht sind. Zusätzlich oder alternativ können die zweiten Wärmequellen 23 auch als Induktionsheizung ausgeführt sein.The galvanizing furnace 1 has several second heat sources 23 in the form of electric heaters. According to the exemplary embodiment shown, the second heat sources 23 are each also arranged integrated in a corresponding recess 22 in the side wall 5. The second heat sources 23 are each designed as electrical resistance heaters and serve to heat the galvanizing kettle 3 by means of convection and/or by means of thermal radiation. It is also conceivable that electrical resistance heaters 23 are attached directly to the galvanizing boiler 3, in particular to its side wall 19. Additionally or alternatively, the second heat sources 23 can also be designed as induction heating.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die ersten Wärmequellen 20 und die zweiten Wärmequellen 23 derart ausgeführt sind, dass sie modular in die dafür vorgesehenen Ausnehmungen 22 eingesetzt oder daran angebracht werden können. Dadurch ist die Flexibilität bei der Ausrüstung des Verzinkungsofens mit den Wärmequellen 20, 23, 28 erhöht. Insbesondere ist eine Positionierung der Wärmequellen 20, 23, 28 in Abhängigkeit des zu erzielenden Temperaturprofils innerhalb des Verzinkungskessels 3 vereinfacht.It is particularly advantageous if the first heat sources 20 and the second heat sources 23 are designed in such a way that they can be modularly inserted into the recesses 22 provided for this purpose or attached to them. This increases the flexibility when equipping the galvanizing furnace with the heat sources 20, 23, 28. In particular, positioning of the heat sources 20, 23, 28 is simplified depending on the temperature profile to be achieved within the galvanizing kettle 3.

Die verschiedenartigen Wärmequellen 20, 23, 28 definieren jeweils erste Beheizungszonen und zweite Beheizungszonen, die insbesondere an einer Außenseite des Verzinkungskessels 3, insbesondere an der Kesselseitenwand 19, festgelegt ist.The various heat sources 20, 23, 28 each define first heating zones and second heating zones, which are fixed in particular on an outside of the galvanizing boiler 3, in particular on the boiler side wall 19.

Es wurde gefunden, dass bei dem Verzinkungsofen 1 die Wärmequellen 20, 23, 28 besonders vorteilhaft derart angeordnet werden können, dass die Temperatur des flüssigen Zinks in dem Verzinkungskessel 3 während aller Betriebsphasen die Aufrechterhaltung einer mittleren Betriebstemperatur von etwa 450° C, insbesondere 450° C +/- 5° C, insbesondere 450° C +/-3° C, ermöglicht. Damit ist sichergestellt, dass Zink, das einen Schmelzpunkt von 419° C aufweist, während aller Betriebsphasen schmelzeflüssig bleibt.It was found that in the galvanizing furnace 1, the heat sources 20, 23, 28 can be arranged particularly advantageously in such a way that the temperature of the liquid zinc in the galvanizing kettle 3 maintains an average operating temperature of approximately 450 ° C, in particular 450 °, during all operating phases C +/- 5° C, especially 450° C +/-3° C. This ensures that zinc, which has a melting point of 419° C, remains molten during all operating phases.

Durch die lokale Trennung der Beheizungszonen ergibt sich eine gezielte Einflussnahme auf die Beheizung des Verzinkungskessels 3. Insbesondere sind die Beheizungszonen flächig im Wechsel entlang der Höhenrichtung 9 des Verzinkungskessels 3 angeordnet, sodass insbesondere eine gleichmäßige Beheizung des Verzinkungskessels sichergestellt ist. Thermische Unterschiede, insbesondere entlang der Höhenrichtung 9 im Zinkbad und damit eine unerwünschte Thermik innerhalb der Zinkschmelze können dadurch vermieden werden.The local separation of the heating zones results in a targeted influence on the heating of the galvanizing kettle 3. In particular, the heating zones are arranged alternately along the height direction 9 of the galvanizing kettle 3, so that in particular uniform heating of the galvanizing kettle is ensured. Thermal differences, particularly along the height direction 9 in the zinc bath and thus undesirable thermals within the zinc melt, can thereby be avoided.

Insbesondere wurde gefunden, dass eine gleichmäßige Wärmeeinbringung deshalb vorteilhaft ist, da dadurch ein Kesselabtrag auf einer Innenseite des Verzinkungskessels 3 in Folge von unvermeidbaren Eisen-Zink-Reaktionen minimiert und vergleichmäßigt werden kann. Dadurch kann die Standzeit des Verzinkungskessels 3 erhöht werden. Die Gesamteffizienz für den Betrieb des Verzinkungsofens 1 ist dadurch erhöht.In particular, it was found that uniform heat input is advantageous because it can minimize and even out the erosion on the inside of the galvanizing kettle 3 as a result of unavoidable iron-zinc reactions. This allows the service life of the galvanizing kettle 3 to be increased. The overall efficiency of operating the galvanizing furnace 1 is thereby increased.

Während des Betriebs des Verzinkungsofens 1 kann es vorteilhaft sein, wenn die Zinkbadtemperatur in einem oberen Drittel des Verzinkungskessels 3 etwa 450° C beträgt, wobei die Zinkbadtemperatur in einem unteren Bereich des Verzinkungskessels 3 um etwa 5° C bis 10° C absinken kann. Dieses geringe Temperaturgefälle entlang der Höhenrichtung 9 kann gezielt eingestellt werden, damit Hartzink sich am Kesselboden 18 absetzen kann. Hartzink ist unerwünscht, entsteht aber unvermeidbar bei der vorstehend genannten Eisen-Zink-Reaktion. Hartzink kann zu einer unerwünschten Pickelbildung auf dem zu verzinkenden Rohmaterial führen. Dadurch, dass das Hartzink gezielt am Kesselboden 18 abgesetzt wird, ist das Risiko der Pickelbildung reduziert.During operation of the galvanizing furnace 1, it can be advantageous if the zinc bath temperature in an upper third of the galvanizing kettle 3 is approximately 450 ° C, whereby the zinc bath temperature in a lower area of the galvanizing kettle 3 can drop by approximately 5 ° C to 10 ° C. This small temperature gradient along the height direction 9 can be specifically adjusted so that hard zinc can settle on the boiler bottom 18. Hard zinc is undesirable, but is inevitably formed in the iron-zinc reaction mentioned above. Hard zinc can lead to undesirable pimple formation on the raw material to be galvanized. Because the hard zinc is deposited specifically on the bottom of the boiler 18, the risk of pimples forming is reduced.

Für den Betrieb des Verzinkungsofens 1 wurde gefunden, dass es vorteilhaft ist, wenn die verschiedenartigen Wärmequellen 20, 23, 28 unabhängig voneinander und insbesondere individuell ansteuerbar sind. Dazu stehen die Wärmequellen 20, 23, 28 mit einer rein schematisch dargestellten Steuerungs-/Regelungseinheit 24 in Signalverbindung. Die Signalverbindung kann kabelgebunden und/oder kabellos, beispielsweise mittels Funkübertragung erfolgen. Die Signalübertragung per Funk ist mit dem Symbol 25 in 2 gekennzeichnet.For the operation of the galvanizing furnace 1, it was found that it is advantageous if the different types of heat sources 20, 23, 28 can be controlled independently of one another and in particular individually. For this purpose, the heat sources 20, 23, 28 are in signal connection with a control/regulation unit 24, which is shown purely schematically. The signal connection can be wired and/or wireless, for example by means of radio transmission. The radio signal transmission is marked with the symbol 25 in 2 marked.

Zur Temperaturüberwachung der Zinkschmelze im Verzinkungskessel 3 ist mindestens ein Temperatursensor 26 vorhanden, der an dem Verzinkungskessel 3 angebracht und insbesondere daran integriert befestigt ist. Der Temperatursensor 26 kann an einer Innenseite des Verzinkungskessels 3 angebracht sein. Der Temperatursensor 26 kann insbesondere oberflächenbündig an der Innenseite des Verzinkungskessels 3 angeordnet sein. Insbesondere können mehrere Temperatursensoren 26 vorhanden sein, die an verschiedenen Höhen- und/oder Umfangs-Positionen innerhalb des Verzinkungskessels 3 angeordnet sind. Die Temperatursensoren 26 stehen mit der Steuerungs-/Regelungseinheit 24 ebenfalls in Signalverbindung und dienen als Regelgröße für das einzustellende Temperaturprofil in dem Verzinkungskessel 3. Insbesondere ist ein autarker Betrieb des Verzinkungsofens 1, insbesondere mit Blick auf die Temperaturführung ermöglicht.To monitor the temperature of the zinc melt in the galvanizing kettle 3, at least one temperature sensor 26 is present, which is attached to the galvanizing kettle 3 and in particular is integrated therein. The temperature sensor 26 can be attached to an inside of the galvanizing kettle 3. The temperature sensor 26 can in particular be arranged flush with the surface on the inside of the galvanizing kettle 3. In particular, several temperature sensors 26 can be present, which are arranged at different height and/or circumferential positions within the galvanizing kettle 3. The temperature sensors 26 are also in signal connection with the control/regulation unit 24 and serve as a controlled variable for the temperature profile to be set in the galvanizing boiler 3. In particular, self-sufficient operation of the galvanizing furnace 1 is possible, especially with regard to temperature control.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 69515174 T2 [0003]DE 69515174 T2 [0003]
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  • EP 3252412 A1 [0006]EP 3252412 A1 [0006]

Claims (11)

Verzinkungsofen mit a. einer eine Seitenwand (5) aufweisende Ofenhülle (2), b. einem in der Ofenhülle (2) angeordneten Verzinkungskessel (3) mit mindestens einer ersten Beheizungszone und mit mindestens einer zweiten Beheizungszone, c. einem zwischen der Ofenhülle (2) und dem Verzinkungskessel (3) gebildeten Heizraum (16), d. mindestens einer ersten Wärmequelle (20, 28) zum Beheizen der mindestens einen ersten Beheizungszone, wobei die mindestens eine erste Wärmequelle (20, 28) in Form eines Brenners für regenerative Energieträger und/oder für fossile Energieträger ausgeführt ist, e. mindestens einer zweiten Wärmequelle (23) zum Beheizen der mindestens einen zweiten Beheizungszone mittels elektrischer Energie.Galvanizing furnace with a. an oven shell (2) having a side wall (5), b. a galvanizing boiler (3) arranged in the furnace shell (2) with at least one first heating zone and with at least one second heating zone, c. a heating space (16) formed between the furnace shell (2) and the galvanizing kettle (3), d. at least one first heat source (20, 28) for heating the at least one first heating zone, the at least one first heat source (20, 28) being designed in the form of a burner for renewable energy sources and/or for fossil energy sources, e. at least one second heat source (23) for heating the at least one second heating zone using electrical energy. Verzinkungsofen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizungszonen jeweils Bereiche einer dem Heizraum (16) zugewandten Außenfläche des Verzinkungskessels (3) definieren, wobei die Bereiche insbesondere separat voneinander angeordnet sind.Galvanizing furnace according to Claim 1 , characterized in that the heating zones each define areas of an outer surface of the galvanizing boiler (3) facing the heating space (16), the areas in particular being arranged separately from one another. Verzinkungsofen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizungszonen in Höhenrichtung (9) des Verzinkungskessels (3) getrennt voneinander und insbesondere abwechselnd angeordnet sind.Galvanizing furnace according to Claim 2 , characterized in that the heating zones are arranged separately from one another and in particular alternately in the height direction (9) of the galvanizing boiler (3). Verzinkungsofen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Wärmequelle (23) als Widerstandsheizung und/oder als Induktionsheizung ausgeführt ist.Galvanizing furnace according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one second heat source (23) is designed as a resistance heater and/or as an induction heater. Verzinkungsofen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Wärmequelle (23) von der mindestens einen ersten Beheizungszone hermetisch abgetrennt ist, wobei insbesondere der Heizraum (16) eine horizontal orientierte Trennebene aufweist, wobei die mindestens eine zweite Wärmequelle (23) einem ersten Teil-Heizraum und die mindestens eine erste Beheizungszone einem davon hermetisch abgetrennten zweiten Teil-Heizraum zugeordnet ist.Galvanizing furnace according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one second heat source (23) is hermetically separated from the at least one first heating zone, in particular the heating space (16) having a horizontally oriented parting plane, the at least one second heat source (23 ) a first partial heating room and the at least one first heating zone is assigned to a second partial heating room hermetically separated therefrom. Verfahren zum Betreiben eines Verzinkungsofens (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfassend die Verfahrensschritte - Temperieren von in dem Verzinkungskessel (3) angeordnetem Zink mittels der mindestens einen ersten Wärmequelle (20, 28) und/oder mittels der mindestens einen zweiten Wärmequelle (23) auf eine mittlere Betriebstemperatur im Bereich von 430 °C bis 460 °C, - Zuführen mindestens eines unverzinkten Rohteils in die Zinkschmelze im Verzinkungskessel (3), - Verzinken des mindestens einen Rohteils, - Abführen des mindestens einen verzinkten Rohteils aus dem Verzinkungskessel (3).Method for operating a galvanizing furnace (1) according to one of the preceding claims, comprising the method steps - tempering zinc arranged in the galvanizing kettle (3) to an average operating temperature in the range of 430 ° C to 460 ° C by means of the at least one first heat source (20, 28) and / or by means of the at least one second heat source (23), - feeding at least one ungalvanized raw part into the zinc melt in the galvanizing kettle (3), - galvanizing the at least one raw part, - Removing the at least one galvanized raw part from the galvanizing kettle (3). Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzinkungsofen (1) dauerhaft betrieben wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the galvanizing furnace (1) is operated permanently. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine obere Öffnung des Verzinkungskessels (3) während des Verzinkungsbetriebs und/oder während eines Pausenbetriebs unabgedeckt ist.Procedure according to Claim 6 or 7 , characterized in that an upper opening of the galvanizing kettle (3) is uncovered during the galvanizing operation and/or during a break in operation. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ruhebetrieb eine obere Öffnung des Verzinkungskessels (3) mittels eines Abdeckelements abgedeckt ist.Procedure according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that in idle operation an upper opening of the galvanizing kettle (3) is covered by a cover element. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Wärmequelle (20, 28) und die mindestens eine zweite Wärmequelle (23) individuell steuerbar, insbesondere regelbar, sind.Procedure according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that the at least one first heat source (20, 28) and the at least one second heat source (23) can be individually controlled, in particular regulated. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die mindestens eine erste Wärmequelle (20, 28) oder ausschließlich die mindestens eine zweite Wärmequelle (23), insbesondere zeitlich abwechselnd, betrieben werden.Procedure according to one of the Claims 6 until 10 , characterized in that exclusively the at least one first heat source (20, 28) or exclusively the at least one second heat source (23), in particular alternately in time, are operated.
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