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Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung oder Wärmebehandlung von metallischem
Gut, insbesondere Eisen oder Stahl Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Erwärmung oder Wärmebehandlung von metallischem Gut, insbesondere
Eisen oder Stahl, in Block- oder blockartig zusammengefaßter Form, das durch einen
Ofen über eine durchbrochene Herdsohle mittels einer Hubbalkenfördervorrichtung
gefördert und anschließend auf eine feststehende, undurchbrochene Herdsohle überführt
wird.
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Bei Wärmebehandlungsöfen für Nichteisenmetalle, vorzugsweise Aluminium,
aber auch Kupfer und Messing, hat man bisher mit Erfolg Hubbalkenförderv orrichtungen
verwendet, weil diese für das Fördern des für die Erwärmung oder Wärmebehandlung
bestimmten Gutes durch den Ofen hindurch sehr geeignet sind. Bei diesen Ofen wird
das Gut an der Entnahmeseite unmittelbar von dem Hubbalken der Fördervorrichtung,
beispielsweise mittels Armen, weitergefördert, welche im Ofen unter das Gut geschoben
werden, um es anschließend anzuheben und rückwärts herauszuführen. Das erwärmte
Gut kann auch unmittelbar von dem Hubbalken an der Entnahmestelle des Ofens auf
eine schräge Ladeschurre od. dgl. gelangen. Ferner gibt es Ofenbauarten, bei denen
das Gut mit Hilfe der Hubbalkenbewegung an eine in den Ofen eingebaute, quer zu
seiner Längsrichtung verlaufende Rollenbahn übergehen wird, welche das erwärmte
Gut aus dem Ofen hinausfördert. Ein Nachteil, der sämtlichen genannten Vorrichtungen
anhaftet, besteht darin, daß das der Erwärmung oder Wärmebehandlung unterworfene
Gut so lange auf den festen oder beweglichen Balken der Fördervorrichtung verbleibt,
bis es fertigbehandelt ist, um dem Ofen entnommen zu werden.
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Nachdem Hubbalkenfördervorrichtungen inzwischen so weit entwickelt
worden sind, daß sie auch bei so hohen Temperaturen verwendbar sind, daß mit ihnen
Stahl durch die Ofen gefördert -,verden kann, hat sich herausgestellt, daß erhebliche
Nachteile entstehen, wenn das Gut während der ganzen Erwärmungszeit auf dem fest
angeordneten Balken und dem beweglichen Hubbalken verbleibt. Insbesondere bestehen
Nachteile darin, daß sich das Gut besonders an den Stellen, die sich oberhalb der
Spalte zwischen den festen Balken und dem beweglichen Hubbalken der Hubbalkenfördervorrichtung
befinden, abkühlt. Diese Abkühlung kam selbstverständlich auch früher schon bei
der Förderung von Nichteisenmetallen vor. Die dabei entstehenden Temperaturdifferenzen
konnten jedoch infolge der wesentlich höheren Wärmeleitfähigkeit dieser Metalle
im Vergleich zu Stahl leicht ausgeglichen werden. Das hat zusammen mit der Tatsache,
daß Nichteisenmetalle auf erheblich niedrigere Temperaturen erwärmt werden müssen,
dazu geführt, daß diese Nachteile bisher weniger in Erscheinung getreten sind. Bei
der Erwärmung von Stahl werden diese Temperaturdifferenzen nicht mit derselben Einfachheit
ausgeglichen, und es würde demzufolge, wenn das Gut bis zum Zeitpunkt der Entnahme
aus dein Ofen auf der Hubbalkenfördervorrichtung liegen bleibt, ein ungleichmäßig
erwärmtes Material erhalten, was selbstverständlich nicht zulässig ist und insbesondere
bei der Erwärmung von Edelstählen, wozu diese Art Ofen hauptsächlich bestimmt sind,
nachteilig ist.
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Eine bei einem bekannten Wärmeofen für metallenes Behandlungsgut in
Block- oder blockartig zusammengefaßter Form, z. B. Knüppel oder Blechpakete, im
Anschluß an die Hubbalkenfördervorrichtung vorgesehene feststehende Mulde, aus der
die Knüppel oder Blechpakete seitlich abgeführt werden, vermag auch kein gleichmäßig
erwärmtes Gut zu ergeben, weil eine dichte Aneinanderlage der Knüppel oder Blechpakete
innerhalb der Mulde nicht erreichbar ist. Das gleiche gilt für einen anderen bekannten
Wärmeofen, bei dein die Blöcke einzeln und in Abstand voneinander über eine durchbrochene
Schrägfläche zu einer ebenfalls durchbrochenen Bühne weitergefördert werden. Ein
feiner zur Erwärmung von in Scheiben geschnittenen Stahlblöcken dienender bekannter
Ofen weist zwar im Anschluß an die Hubbalkenfördervorrichtung ebenfalls eine feststehende
Herdsohle auf, jedoch ist diese geneigt, und zu ihren beiden Seiten sind mehrere
Ofentüren vorgesehen, damit die Ofenbedienung das erwärmte
Gut
mittels geeigneter '\Verkzeuge von Hand weiterbefördern kann. Eine Arieinanderlage
der Blockscheiben und ein gegenseitiger Wärmeausgleich sind daher auch bei dieser
Vorrichtung nicht zu erreichen.
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Diese Nachteile werden durch das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch
beseitigt, daß das Gut beim Durchlaufen des Ofens in mindestens einem Abschnitt
des Gesamtförderweges anschließend an die durchbrochene Herdsohle durch den Hubbalken
auf eine feststehende, waagerecht angeordnete, undurchbrochene Herdsohle überführt
und auf ihr in dichter Aneinanderlage gleitend vorgeschoben wird, bevor das Gut
entweder dein Ofen entnommen oder in ihm weitergefördert wird. Das Gut bleibt auf
diese Weise eine längere Zeit in dichter Aneinanderlage auf der feststehenden, undurchbrochenen
Herdsohle liegen, bis sieh die vorher bei der Förderung mittels Hubbalkens entstandenen
Temperaturunterschiede vollkommen ausgeglichen haben. Dadurch ergibt sich für die
Weiterverarbeitung des Gutes der wesentliche Vorteil, daß ein gleichmäßig durchgewärmtes
Gut zur Verfügung steht, das demzufolge nach der Bearbeitung auch gleichbleibende
Eigenschaften aufweist.
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Das Verfahren gemäß Erfindung ist an Hand einer zur Durchführung des
Verfahrens geeigneten Vorrichtung erläutert. welche die Zeichnung schematisch an
Hand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Ofen nach der Erfindung, der
mit einer Hubbalkenfördervorrichtung und deren Antrieb versehen ist; Fig.2 ist ein
Ouerschnitt durch den Ofen nach Linie 11-II der Fig. 1; Fig. 3 ist ein waagerechter
Längsschnitt durch den Entnahmeteil des Ofens nach Fig. 1; Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform
des in den Entnahmeteil des Ofens reichenden Endes des Hubbalkens senkrecht im Schnitt;
Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform des in den Entnahmeteil des Ofens reichenden
Endes des Hubbalkens in senkrechtem Schnitt; Fig.6 zeigt eine weitere Abwandlung
des in den Entnahmeteil des Ofens reichenden Endes des Hubbalkens.
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Der vorzugsweise zur Erwärmung von Stahlblökken od. dgl. geeignete
Ofen gemäß der Erfindung besteht aus dem Ofengewölbe oder der Ofenwandung 1 und
ist in eine vordere Kammer 2 und eine hintere Kammer oder den Entnahmeteil 3 aufgeteilt,
welche im wesentlichen durch eine vertikale Wand 4 des Ofengewölbes 1 getrennt sind.
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Auf der Sohle des Ofens ist eine Hubbalkenfördervorrichtung A vorgesehen,
die im Ausführungsbeispiel, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, aus zwei festen Balken
oder Tischflächen 5 und 6 sowie einem beweglichen Hubbalken 7 besteht. Der bewegliche
Hubbalken 7 ruht auf einer Anzahl von Räderpaaren 8, 9, 10 und 11, die in Winkelhebeln
12, 13, 14 und 15 gelagert sind. Diese Winkelhebel sind ihrerseits in festen Konsolen
16, 17, 18 und 19 schwenkbar gelagert. Sämtliche Winkelhebel 12, 13,
14 und 15 sind mit einer Zug- bzw. Schubstange 20 gelenkig verbunden, die an ihrem
einen Ende mit einem nicht dargestellten Kolben eines hydraulischen oder pneumatischen
Zylinders 21 verbunden ist. Durch Ziehen oder Schieben der Stange 20 wird der bewegliche
Hubbalken 7 gegenüber den beiden festen Balken oder Tischflächen 5, 6 gehoben bzw.
gesenkt. Der bewegliche Hubbalken 7 ist mit einer weiteren Kolbenstange 22 gelenkig
verbunden, deren eines Ende mit einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder
23 zusammenarbeitet, der in einer Konsole 24 schwenkbar angeordnet ist. Durch Betätigung
des in dem Zylinder 23 arbeitenden Kolbens wird der Hubbalken hin- und herbewegt.
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Die beiden hydraulischen oder pneumatischen, aus Kolben und Zylinder
bestehenden Vorrichtungen 21 und 22 sind über Rohrleitungen mit einer Pumpe 25 verbunden,
die von einem Motor 26 angetrieben wird. Das von der Pumpe 25 geförderte Arbeitsmittel
wird von den Vierwegeventilen 27 und 28 zu den beiden Aggregaten verteilt. Die Öffnungen
dieser zwei Ventile, die mit den verschiedenen Verteilungsleitungen im Rohrleitungssystem
verbunden sind, werden in bekannter Weise regelmäßig derart inAbhängigkeit voneinander
gesteuert, daß der Hubbalken in einem Zeitpunkt gehoben und vorgeschoben und in
einem zweiten Zeitpunkt gesenkt und zurückgezogen wird. Die Vorrichtungen für eine
derartige Zuordnung der Bewegungen sind wohlbekannt und werden nicht als Teil der
Erfindung angesehen, weshalb sie nicht nä lier erklärt werden.
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Wie Fig. 1 zeigt, wird eine Anzahl Stahlblöcke 29 von der Hubbalkenfördervorrichtung
innerhalb der vorderen Kammer 2 gefördert, während eine Anzahl Stahlblöcke 30, die
den Hubbalken 7 bereits verlassen haben, sich in der hinteren Kammer 3 auf einer
feststehenden, waagerecht angeordneten und uridurchbrochenen Sohle 31 in dichter
Aneinanderlage befinden. Diese Sohle 31 ist in unmittelbarer Nähe des Endes des
beweglichen Hubbalkens 7 mit einer schmalen Durchbrechung 32 versehen, welche die
Vorschubbewegung des beweglichen Hubbalkens 7 erlaubt.
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Der Vorschub durch den Ofen geschieht derart, daß die- Blöcke 29 in
üblicher Weise bis zu dem im Ofeninneren befindlichen Ende der Hubbalkenfördervorrichtung
schrittweise vorgeschoben werden, um anschließend auf der Sohle 31 abgelegt zu werden.
Jedesmal, wenn der bewegliche Hubbalken 7 eine Bewegung in Richtung zu der hinteren
Kammer 3 ausführt, stößt sein inneres Ende an einen zuvor auf der Sohle 31 abgelegten
Block, der dadurch schrittweise über die Sohle 31 in die Nähe einer seitlich angeordneten
Entnahmeöffnung 33 gebracht wird, vor welcher die vorgeschobenen Blöcke in eine
Rille 34 fallen, aus welcher sie mittels einer hydraulischen oder pneumatischen
Schubstange 35 od. dgl. (Fig. 3) entfernt werden.
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Es wird vorausgesetzt, daß sowohl die vordere Kammer 2 als auch die
hintere Kammer 3 finit Heizvorrichtungen versehen sind, um die Blöcke auf einer
gewünschten Oberflächentemperatur während des Temperaturausgleiches in den Blöcken
beim Durchgang durch die zusammenhängende Ofensohle zrr halten.
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Durch die stetigen Stöße, die der Hubbalken 7 mit seinem inneren Ende
auf die auf der Sohle 31 befindlichen Blöcke 30 ausübt, sowie die hohe Temperatur
der Blöcke wird das innere Hubbalkenende besonders stark beansprucht. Dieses kann
deshalb nach der Erfindung mit einer verstärkten Druckplatte versehen sein. Bei
der Ausführung nach Fig. 4 ist eine gekühlte Platte 36 vorgesehen, die beispielsweise
mittels eines unterhalb angeordneten und mit Wasser oder einem anderen geeigneten
wärmeaufnahmefähigen Mittel 37 gefüllten Behälters gekühlt wird. Das Ende des Hubbalkens
7 kann auch gemäß Fig. 5 als eine Verstärkungsplatte 38, beispielsweise aus wärmebeständigem
Stahl, ausgeführt sein, welche zur geeigneten Abdichtung der Sohle 31 und zur Kühlung
mit herunterhängenden dünnen Flanschen 39 versehen sein kann.
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Auch eine Kombination der Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5
ist denkbar und wird als gesondertes
Ausführungsbeispiel in Fig.6
gezeigt. Die eigentliche Verstärkungsplatte 40 und der gekühlte kastenförmige Behälter
41 können zweckmäßig durch eine isolierende Schicht voneinander getrennt sein, die
eine allzu kräftige Abkühlung der Verstärkungsplatte 40 verhindert, denn der Vorteil
des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung besteht ja, wie schon erwähnt,
darin, daß die Stahlblöcke, die durch die Ofenkammer 2 gefördert werden, in welcher
eine örtliche Abkühlung der Blöcke durch Strahlung der warmen Blöcke durch die Spalten
zwischen den festen Balken oder Tischflächen und dem beweglichen Hubbalken der Fördervorrichtung
nicht vermieden werden kann, wieder erwärmt werden. Befinden sich die Blöcke jedoch
erst auf der feststehenden, urdurchbrochenen Sohle 31 in der hinteren Kammer 3,
so wird selbstverständlich diese kühlende Wirkung unterbunden. Die der Kammer 3
zugeführte Wärme erhöht nun wieder die Temperatur der Blöcke an diesen örtlich abgekühlten
Stellen in der Weise, daß die Blöcke eine gleichmäßige Temperaturverteilung zur
Verbesserung des Enderzeugnisses erhalten.
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Selbstverständlich kann ein Ofen nach der Erfindung derart ausgebildet
sein, daß mehrere Hubbalkenteilstücke abwechselnd mit festen, zusammenhängenden
Sohlen angeordnet sind, so daß eine Zwischenerwärmung des Gutes während des ganzen
Förderweges durch den Ofen schrittweise erfolgen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
begrenzt, sondern kann im Rahmen des zugrunde liegenden Erfindungsgedankens auf
verschiedene Weise abgewandelt werden.