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Haubenglühofen für Schutzgasbetrieb Haubenglühöfen für Schutzgasbetrieb
zum Glühen von Bandblechbunden od. dgl. sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt und bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Ofensockel und einer
darauf aufzusetzenden Außen- oder Heizhaube sowie einer den Behandlungsraum einschließenden,
gasdicht aufzusetzenden Schutzgas- oder Innenhaube, mit Einrichtungen zum Umwälzen
der Schutzgasatmosphäre innerhalb des Behandlungsraumes, wobei Schikanen zum Beeinflussen
der Schutzgasströmung in dem von der Schutzgashaube und dem Glühgut gebildeten Ringraum
vorgesehen sind.
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Bei derartigen Haubenglühöfen ist der Wärmeübergang von der Schutzgashaube
auf das Glühgut und damit der Leistungsgrad relativ schlecht. Dieser Wärmeübergang
findet einmal durch Wärmestrahlung von der heißeren Schutzgashaube auf das Glühgut
statt und erhitzt das Glühgut von seiner der Schutzgashaube zugewandten Außenfläche
her, so daß in einer mehr oder weniger dicken Oberflächenschicht dieser Außenfläche
Überhitzungserscheinungen auftreten können, die der Qualität des Glühgutes abträglich
sind. Dieser Wärmeübergangsprozeß ist also zumeist unerwünscht. Zum anderen erfolgt
der Wärmeübergang mittels des umgewälzten Schutzgases, indem zunächst Wärine von
der Schutzgashaube auf das Schutzgas übertragen, sodann von dem Schutzgas durch
Konvektion an das Glühgut transportiert und dort auf das Glühgut übertragen wird.
Die insgesamt pro Zeiteinheit auf das Glühgut übertragene Wärme ist also umso größer,
je größer die vom Schutzgas an der Wand der Schutzgashaube pro Zeiteinheit
bestrichene Fläche und die den spezifischen Wärmeübergang beschreibende Wärmeübergangszahl
ist, und je größer die vom Schutzgas an den Oberflächen des Glühgutes pro
Zeiteinheit bestrichene Fläche und die entsprechende Wärmeübergangszahl ist. Die
an der Schutzgashaube bestrichene Fläche kann dadurch vergrößert werden, daß das
Schutzgas künstlich durch Strömungsschikanen daran gehindert wird, auf dem kürzesten
Wege entlang der Schutzgashaubenwand, in den bekannten Haubenglühöfen also senkrecht
von unten nach oben zu strömen.
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Bei einer bekannten Ausführungsform sind dazu an der Innenwand der
Schutzgashaube schraubenförmig verlaufende Rippen vorgesehen, die der schraubenförinigen
Führung des Schutzgases, also einer Führung des Schutzgases längs eines längeren
Weges entlang der Schutzgashaubenwand dienen. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform
wird das Schutzgas in Kanälen an der Schutzgashaubenwand geführt. In beiden Fällen
soll gleichzeitig durch geeignete Anordnung der Strömungselemente die Strömung des
Schutzgases derart geführt werden, daß eine bevorzugte Erhitzung des oberen, im
Kopfteil der Schutzgashaube liegenden Glühgutes vermieden und eine gleichmäßige
Erhitzung des gesamten Glühgutes unabhängig von seiner Lage in der Schutzgashaube
erreicht wird.
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Es ist auch bekannt, sogenannte Doppelhauben zu verwenden, bei welchen
in die eigentliche Schutzgashaube ein zweiter Zylinder mit etwas geringerem Durchmesser
eingesetzt ist. Hier strömt das Schutzgas in dem Ringspalt zwischen Schutzgashaube
und Zylinder nach oben, wo es beim Austritt auf das Glühgut umgelenkt wird. Die
vom Schutzgas in dieser Ausführungsform bestrichene Fläche ist also fast doppelt
so groß wie im Fall einer einfachen Haube, wenn auch eine Oberflächenvergrößerung
in dem Maße wie bei der Verwendung von über die gesamte Höhe der Glühhaube geführten
Kanälen hierbei nicht erreicht wird.
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Die sowohl an der Schutzgashaube wie am Glühgut in der Zeiteinheit
vom Schutzgas bestrichenen Flächen nehmen außer mit der oben beschriebenen Vergrößerung
des absoluten Flächenmaßes außerdem mit der Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit
des Schutzgases zu. Um die hierfür benötigte Umwälzleistung nicht unwirtschaftlich
groß werden zu lassen, hat man sich bei den Haubenglühöfen bekannter Ausführungsform
teilweise bemüht, sämtliche die Strömung des Schutzgases leitenden Elemente derart
auszubilden, daß eine turbulenzfreie Strömung gewährleistet ist. Man hat aber dabei
übersehen, daß die für den spezifischen Wärmeübergang maßgebenden Wärmeübergangszahlen
für eine turbulenzfreie Strömung am kleinsten sind. Das ist unmittelbar einzusehen,
wenn man bedenkt, daß bei einer laminaren Strömung ein z. B. an der Wand der
Schutzgashaube
angrenzender Strömungsfaden an der Wand anliegen bleibt und seine von der Wand aufgenommene
Wärme nur durch Wärmeleitung an entfernt der Wand verlaufende Strömungsfäden abge
- geben werden kann. Bei turbulenter Bewegung erfolgt dies dagegen durch
Wärmekonvektion, also mit einer sehr viel größeren übertragungsrate. Durch im Sinne
einer laminaren Strömung günstig ausgebildete Strömungsleitelemente hat man somit
zwar die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert, damit aber infolge kleinerer Wänneübergangszahlen
eine nicht entfernt vergleichbare Erhöhung der Wärmeübertragung von der Schutz,-ashaube
auf das Glühgut erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Haubenglühofen der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem auf einfache Weise gegenüber den
bekannten Glühöfen ein wesentlich besserer Wärmeübergan g und damit eine
Leistungsverbesserung erreicht wird. Ferner soll jede Strahlenwechselwirkung des
Glühgutes mit der Schutzgashaube vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft einen Haubenglühofen für Schutzgasbetrieb zum
Glühen von Bandblechbunden, bestehend aus einem Ofensockel und darauf aufzusetzender
Außen- oder Heizhaube sowie einer den Behandlungsraum einschließenden, gasdicht
aufzusetzenden Schutzgas- oder Innenhaube mit Einrichtunaen zum Umwälzen der Schutzgasatmosphäre
innerhalb des Behandlungsraumes, wobei Schikanen zum Beeinflussen der Schutzgasströmung
in dem von der Schutzgashaube und dem Glühgut gebildeten Ringrauin vorgesehen sind.
Die Erfindung besteht darin, daß als Strömungsschikanen Siebe oder Roste eingesetzt
sind. Der Ringraum kann durch einen in die Schutzgashaube eingesetzten einfachen
oder mehrfachen Innenmantel oder auch durch das Glüh-
t' Crut selbst gebildet
sein. Es empfiehlt sich, Leitbleche vorzusehen, die das Schutzgas in den Ringraum
einführen. Die erfindungsgemäße Maßnahme hat zur Folge, daß der Wärmeübergang durch
die Siebe oder Roste herbeigeführt wird.
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Beim Strömen des Schutz,-ases durch die Siebe oder Roste bilden sich
in den Maschen und an den Maschen festhängende Turbulenzelemente, die sich infolge
zu geringer Energie nicht loslösen und hinter den Sieben oder Rosten eine Wirbelstraße
bilden können. Also ist auch die pro Zeiteinheit in die Turbulenzbewegung übertragene
Energie vernachlässigbar. Das aber bedeutet bekanntlich einen nur sehr geringen,
praktisch nicht über den zur laminaren Strömung hinausgehenden Strömungswiderstand
der Siebe oder Roste. Sie stellen also insofern keine Strömungsschikanen dar, als
sie die Strömung nicht merklich behindern, insbesondere auch nicht wie etwa Leitbleche
oder gekrümmte Kanäle umlenken. Die gesamte Strömung des Schutzgases im großen ist
somit nach wie vor laminar, erfordert also geringe Umwälzleistung, trotzdem aber
gelten für den Wärmeübergang in den Sieben oder Rosten die wesentlich größeren Wärmeübergangszahlen
für turbulente Strömung. Das ist grundsätzlich überraschend. Im einzelnen hängt
ihre Größe von der Turbulenzstärke ab, ist also gegeben durch Maschenweite, -dicke
und Ausbildung der Stege zwischen den Maschen und Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases.
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Weitere erfindungswesentliche Maßnahmen sind in folgendem beschrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, der selbständige Bedeutung zukommt,
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe oder Roste aus Drahtgewebe oder Drahtgeflecht
bestehen und dieses quer zur Strömungsrichtung gewellt angeordnet ist. Die Siebe
oder Roste können jedoch auch als Lochplatten od. dgl., als Draht-,' Drahtstabroste
bzw. -siebe ausgeführt sein. Selbständige Bedeutung kommt auch dem Vorschlag
der Erfindung zu, nach dem die Drahtstärke und Maschenweite der Siebe oder Roste
in an sich von dünnen feinmaschigen Netzen her bekannter Weise auf optimale Wärmeübergangszahlen
eingerichtet sind. Auf diese Weise wird noch bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten,
also im großen laminarer Strömung, eine extrem hohe Wärineübergangszahl für den
Wärmetransport von den Sieben oder Rosten auf das Schutzgas erreicht. Soweit man
mit einem gewellten Drahtgewebe oder Drahtgeflecht arbeitet, empfiehlt die Erfindung,
die Siebe oder Roste mit ihren Wellenbergen an die Glühgutoberfläche bzw. an den
Innenmantel und an die Schutzgashaubeninnenwand anzuschließen. Nach einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung, und zwar unabhängig von der speziellen
Ausbildung der Siebe oder Roste vor, diese so anzuordnen oder auszubilden, daß sie
in Richtung Schutzgashaube-Glühgut undurchstrahlbar sind, so daß eine Strahlungswechselwirkung
zwischen dem Glühgut und der Schutz,-ashaube nicht mehr stattfindet.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin
zu sehen, daß bei den erfindungsgemäßen Haubenglühöfen durch die Verwendung von
Sieben oder Rosten als Strömungsschikanen sehr gute Wärmeübergangszahlen erreichbar
sind. Das führt zu einer wesentlichen Verbesserung des Wärmeüberganges und damit
auch zu einer entsprechenden Erhöhung der Leistung. Im Zusammenhang mit der bevorzugten
Ausführungsform der Erfinduno, nach der die Siebe oder Roste als gewellte, feinmaschige
Drahtgeflechte, bzw. Drahtnetze ausgeführt sind, kann bei dem erfindungsgernäßen
Haubenglühofen mit wesentlich erhöhten Schutzgashaubenternperaturen und dadurch
mit einem hohen Wärmeübergang zwischen Schutzgashaube und den Sieben oder Rosten
durch Strahlung gearbeitet werden, ohne daß dabei das Glühgut durch direkte Strahlungseinwirkung
überhitzt wird oder hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Schutzgases, die hohe Druckverluste
hervorrufen, erforderlich sind. Wenn beispielsweise die Schutzgashaube durch Wärmeaustausch
mit den Beheizungseinrichtungen im Ringraum zwischen Schutzgashaube und Außenhaube
eine Temperatur von 1000' C aufweist, sind dennoch bei dem erfindungsgemäßen
Haubenglühofen wohldeflnierte Schutzgastemperaturen von beispielsweise
600
bis 7001 C und wohldefinierte, in allen Querschnitten gleiche Bandblechbundtemperaturen
von 600 bis 700' C gewährleistet, während die Siebe oder Roste ihrerseits
ebenfalls eine Temperatur zwischen 600 bis 7001 C aufweisen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt F i g. 1 einen
Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Haubenglühofen und F i g. 2 in
gegenüber der F i g. 1 vergrößerter Dar-6tellung und perspektivisch einen
Ausschnitt der Siebe oder Roste aus dem Gegenstand nach F i g. 1.
Der
in den Figuren dargestellte Haubenglühofen dient insbesondere zum Glühen von BandblechbundenB
und arbeitet in an sich bekannter Weise mit Schutzgasumwälzung. Die Strömungsrichtungder
Schutzgase ist dabei durch die Pfeile angedeutet worden. Der Haubenglühofen besteht
in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Ofensockel 1 und darauf aufgesetzter
Außen- oder Heizhaube2, die durch den Haubendecke13 abgeschlossen ist. Die Heizhau'be
2 umschließt unter Freilassung eines Ringraumes 4 die sogenannte Schutzgashaube
5. In dem erwähnten Ringraum 4 zwischen Schutzgashaube und Heizhaube 2 sind
die Beheizungseinrichtungen 6 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als
Brenner angedeutet worden sind. Im Ergebnis ist so die Schutzgasatmosphäre, die
zugleich den Wärmeträger für die Beheizung der Bandblechbunde B darstellt, durch
die Schutzgashaube5 begrenzt, sie wird durch das Gebläse 7 gefördert, welches
im Sockel 1
des dargestellten Haubenglühofens angeordnet und über einen besonderen,
nicht mehr gezeichneten Motor angetrieben ist. In dem Ringraum 8 zwischen
Glühgut B bzw. einem Innemnantel und Schutzgashaube 5 sind Strömungsschikanen
9 vorgesehen, die erfindungsgemäß als Siebe oder Roste ausgebildet sind.
Im Ausführungsbeispiel sind dabei, wie insbesondere die F i g. 2 andeutet,
diese Siebe oder Roste 9
Gebilde aus Drahtgewebe oder Drahtgeflecht hinreichender
Feinmaschigkeit aus hinreichend feinen Drähten und sind diese Siebe oder Roste
9 quer zur Strömungsrichtung gewellt. Drahtstärke und Maschenweite sind dabei
bevorzugt in an sich von dünnen feinmaschigen Netzen her bekannter Weise auf optimale
Wärmeübergangszahlen eingerichtet. Nichtsdestoweniger ist übrigens der Druckverlust
in diesen Sieben oder Rosten 9 nicht beachtlich, denn tatsächlich wirken
die Siebe oder Roste 9 weniger als Strömun-shindernisse, als vielmehr den
Wärmeübergang beeinflussende Einbauten. Das Drahtgewebe oder Drahtgeflecht
9, welches im Ausführungsbeispiel die Siebe oder Roste bildet, ist gewellt.
Das gewellte Drahtgewebe oder Drahtgeflecht bzw. Siebe oder Roste 9 liegen
mit ihren Wellenbergen an der Glühgutoberfläche B und an der Schutzgashaubeninnenwand
5 an. Bevorzugt ist die Anordnung im ganzen so getroffen, daß die Siebe oder
Roste 9 in Richtung Schutzgas-Glühgut undurchstrahlbar sind, so daß jeder
Strahlungswärmeübergang zwischen Schutzgas 5 und Glühgut B vermieden wird.