DE1907494C3 - Hubbalkenofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubbalkenofen zum Erwärmen bzw. zur Wärmebehandlung, der eine oder mehrere Vorwärmezonen und eine oder mehrere Hauptwärmezonen enthält. Zwischen den Vorwärmezonen und den Hauptwäi mezon^n muß ein bestimmtes Druckverhältnis vorhanden sein.

Bei der Wärmebehandlung von non jalen Kohlenstoffstählen und auch von SpezialStählen wie Schnelldrehstahl, Werkzeugstahl, nichtrostenden Stählen usw. muß eine besondere Temperatur-Zeit-Kurve eingehalten werden, um der Zusammensetzung des Stahls usw. und seiner Rißanfälligkeil zu entsprechen und ferner auch die Forderung nach Verhinderung von Entkohlung zu berücksichtigen.

Dies bedeutet, daß der Stahl usw. in der ersten Zone bzw. der Vorwärmezone verhältnismäßig vorsichtig und langsam auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden muß, wonach das weitere Erwärmen auf die höhere Endtemperatur in der Hauptwärmezone in möglichst kurzer Zeit stattfindet.

Das Vorwärmen geht in einer oder mehreren Vorwärmezonen vorsieh, die je einen eigenen Feuerraum, eine eigene Brenneranordnung und eine eigene Regeleinrichtung haben. Die Erwärmung auf die Endtemperatur findet in gleicher Weise in der Hauptwärmezone bzw. den Hauptwärmezonen statt, die in gleicher Weise eigene Feuerräume, Brenneranordnungen und Regeleinrichtungen haben.

Um im Ofen an der Entnahmestelle der Hauptwärmezone einen genügenden Überdruck zu erhalten und dadurch das Eindringen von Luft zu verhindern, die beim Stahl usw. eine verstärkte Zunderbildung, Entkohlung und Kühlung hervorrufen und die Wärmeleistung sowie den Wärmewirkungsgrad der Zone beeinträchtigen würde, werden die Brenner neuerdings in der Bewegungsrichtung des Materials, also entgegen ihrer üblichen Lage, angeordnet. Dadurch wird der zusätzliche Vorteil erhalten, daß eine gewünschte Temperatur der Ofenatmosphäre auf dem ganzen Weg bis zur |3ntnahmestel|e des Materials voll aufrechterhalten bleibt,

Die Verbrennungsgase werden, nachdem sie das Ende der Zone erreicht haben, umgelenkt und strömen nun im Gegenstrom zu dem durch den Ofen laufenden Material, Sie gelangen zum Teil in die vorhergehende Zone und zum Teil werden sie durch einen oder mehrere besondere Abzugskanäle in einen Rekuperativ-Lufivorwärmer oder in einen Kamin geführt.

Die Brenner in der Vorwärmezone. bzw. den Vorwärmezonen werden in gleicher Weise in der Bewegungsrichtung des Materials angeordnet, um dieses auf eine bestimmte Temperatur zu bringen, unmittel-

¹S bar bevor das Material in die Hauptwärmezone gelang*, wobei im Feuerraum ein Überdruck aufgebaut wird, so daß Lufteintritt verhindert, Zunderbildung und Entkohlung vermindert und die Wärmeleistung sowie der Wärmewirkungsgrad erhöht werden. Die Verbrennungsgase werden in gleicher Weise wie in der Hauptwärmezone am Ende der Vorwärmezone umgelenkt und strömen dann im Gegenstrom zum Material zum Beschickungsende des Hubbalkenofens, um von hier durch einen Abgaskanal in einen Reku-

^a5 perativ-Luftvorwärmer oder einen Kamin geführt zu werden.

Der oder die besonderen Abzugskanäle für die aus der Hauptwäirmezone kommenden Verbrennungsgase sind insbesondere bei der Wärmebehandlung von SpezialStählen erforderlich, weil diese Stähle in der Vorwärmezone nicht auf eine Temperatur von über etwa 800° C erwärmt werden dürfen, um Zunderbildung und Entkohlung zu vermeiden. Die aus der Hauptwärmezone kommenden Verbrennungsgase haben demgegenüber eine Temperatur von etwa 1100 bis 1200° C. Sie würden daher den Stahl auf eine höhere Temperaltur als 800° C erwärmen, wenn sie völlig durch die Vorwärmezone durchgehen würden. Aus diesem Grunde wird der größere Teil der aus der

V> Hauptwärmezone kommenden VerSrennungsgase über die erwähnten besonderen Abzugskanäle abgeführt. Wird ein Rekuperativ-Luftvorwärmer oder ein Abhitzekessel nicht vorgesehen, würde der Abzug dieser Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 1100 bis 1200° C einen Wärmeverlust und damit einen geringen Wärmewirkungsgrad des Hubbalkcnofens ergeben. Die Verbrennungsgase aus der Hauptwärmezone können aber mit den Verbrennungsgasen aus der Vorwärmezone am Beschickungsende des Ofens gemischt werden, gegebenenfalls mit einer kleinen Zusatzmenge von Kaltluft, und mittels eines Abgasgebläses in den Ofen zwischen den Vorwärme- und Hauptwärmezonen zurückgeführt werden, um hier die richtige Temperatur des Materials aufrechtzucrhalten.

Im praktischen Betrieb hat es sich als schwierig herausgestellt, den Druck in allen Zonen durch eine einzige Zugklappe in dem gemeinsamen zum Kamin führenden Abgaskanal zu regeln, weil in diesem Fall eine Zugklappe in dem besonderen Abzugskanal der Schlußwärmezone von Hand eingestellt werden muß, was bedeutet, daß sie gewöhnlich entweder zu stark oder zu schwach geöffnet ist.

Selbst wenn die Zugklappe in dem besonderen Abzugskanal mit einer automatischen Steuerung versehen wird, was r.u höheren Anlagekosten führt, würde sich ein Pendeln der Steuerung zwischen dieser Zugklappe und der Hauptzugklappe einstellen. Das di-

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riiktc Abziehen der Verbrennungsgase aus der Hauptwärmezane zum Kamin hat sich daher, obwohl es bei vorhandenen Ofenanlagen notwendig ist, als wenig zweckmäßig erwiesen.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, den Hauptteil der Verbrennungsgase aus der Hauptwärmezone direkt zum Beschickungsende des Ofens in solcher Weise zu führen, daß die Gase auf ihrem Strömungsweg durch den Ofen weder durch den Druck in dem Feuerraum der Vorwärmezone behindert werden, noch am Ende der Vorwärmezone zuviel Wärme an das Material abgeben und ohne daß zusätzlich zu der für den ganzen Ofen vorgesehenen Druckregelung eine weitere Druckregelung vorzusehen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Hubbalkenofen mit zwei oder mehr Zonen ausgegangen, wobei die Zonen getrennt in solcher Weise beheizt werden, daß am Anfang der ersten Zone im Hubbalkenofen der geringste Druck vorhanden ist.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung dadurch, daß bei einem solchen Ofen innerhalb des Festherds des Hubbalkenofen» ein oder mehrere nach oben hin geschlossene Kanäle angeordnet sind, die eint Zone hohen Drucks mit dem Ofenteil verbinden, in dem der geringste Druck herrscht.

Der oder die Kanäle erstrecken sich beispielsweise vom Anfang einer Hauptwärmezone, d. h. von dem zwischen der Vorwärme- und der Hauptwärmezone befindlichen Teil des Ofens, bis zum Anfang einer Voi wärmezone, d. h. bis zu einer geeigneten Stelle des flammenlosen Teils der Vorwärmezone bzw. einer Stelle, die in einem gewissen Abstand von der Beschickungsstelle des Ofens liegt.

Die Kanäle beginnen also dort, wo im Ofen ein Überdruck herrscht, und enden dort, wo im Ofen ein Unterdruck herrscht, so daß das gewünschte Abströmen der Verbrennungsgase aus der Hauptwärmezone zur Beschickungsstelle des Ofens bewirkt wird. Damit werden die gewünschten Wirkungen erzielt, nämlich

a) der Hauptteil der sehr heißen Verbrennungsgase aus der Hi.uptwärmezone wird nach unten in die Kanäle abgezogen und kann daher das in der Vorwärmezone befindliche Material nickt überhitzen;

b) die Kanäle sind nach oben hin völlig abgeschlossen und können durch verhältnismäßig dünnwandige, im Querschnitt quadratische Rohre aus Schamotte oder anderem keramischen feuerfesten Material gebildet werden, wobei die Verbrennungsgase immerhin einen Teil ihrer überschüssigen Wärme nach oben hin durch die Decke der Kanäle abgeben können, so daß sich für das \th Ofen bzw. in der Vorwärmezone befindliche Material eine wertvolle Bodenheizung ergibt;

c) die noch heißen Verbrennungsgase werden nach oben in den flammenloscn Teil der Vorwärmezone geleitet und tragen hier zum Vorwärmen des Materials bei, mithin in einem Bereich, wo das Material noch am besten Wärme aufnehmen kann.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Hubbalken-

ofen nach der Linie B-B in Fig. 2 und

Fig, 2 einen Querschnit nach der Linie A-A in Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Hubbalkenofen enthält eine Vorwärmezone mit einem flammenlosen Teil 1 und einem Feuerraum 2, An die Vorwärmezone 1, 2 schließt sich die Hauptwärmezone 3 an. Das Material

■ wird durch einen Förderer zugeführt und läuft von der Beschickungsstelle 4 aus mittels Hubbalken 5 (Fig. 2) kontinuierlich durch den Hubbalkenofen in Richtung des Pfeils P (Fig. 1). Die Vorwärmezone 1, 2 wird mittels Brenner beheizt, die bei 6 in Richtung der Bewegung des Materials angeordnet sind. Die Brenner für die Hauptwärmezone 3 sind bei 7 in ähnlicher Weise angeordnet. Infolge der Lage der Brenner strömen die Verbrennungsgase in beiden Zonen nach Umlenkung im hinteren Teil der 7.-^nen oberhalb des Herdes des Hubbalkenofens entgegen der Bewegungsrichtung des Materials zur Beschickungsstelle 4. Oberhalb dieser Beschickungsstelle 4 befindet sich ein

²S Abzug 8. Die beiden Zonen 1, 2 und 3 befinden sich in einem gemeinsamen Ofengehäuse und sind nicht durch Wände oder Türen voneinander getrennt, sondern das Ofengehäuse ist zwischen den Zonen nur so weit heruntergezogen, daß der Ofenraum zwischen den beiden Zonen eine geringe Höhe bat.

Gemäß der Erfindung sind innerhalb des Festherds 11 des Hubbalkenofens ein oder mehrere nach oben hin geschlossene Kanäle 10 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Mündungen 12 und 13 diese Kanäle 10 einerseits am Anfang der Hauptwärmezone und andererseits im flammenlosen Teil 1 der Vorwärmezone. Dadurch werden die Verbrennungsgase vom Anfang der Hauptwärmezone 3 aus in den flammenlosen Teil 1 der Vorwärmez>;ne geführt, wo sie sich mit den Verbrennungsgasen aus dem Feuerraum 2 der Vorwärmezone vermischen und mit divsen zusammen in den Abzug 8 strömen.

Der dargestellte Hubbalkenofen enthält nur eine Vorwärmezone und eine Hauptwärmezone. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei Hubbalkenofen anwendbar, die mehrere Vorwärmezonen und Hauptwärmezonen enthalten, und ferner auch bei Stoßofen, die ebenfalls eine oder mehrere Vorwärmezonen und Hauptwärmezonen enthalten können.

Die Kanäle 10 können sich von einer Hauptwärmezone zur anderen oder von einer Vorwärmezone zur anderen oder direkt von einer Anzahl Hauptwärmezonen an einer Anzahl von Vorwärmezonen vorbei bis zu einer gewünschten Stelle im ersten Teil des Ofens am Beschickungsende des Ofens erstrecken.

Die Kanäle können auch so angeordnet werden, daß die durchströmenden Verbrennungsgasc stufenweise an verschiedenen Stellen in den flammenlosen Teil der Vorwärmezjne gelangen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Hubbalkenofen zum Erwärmen bzw, zur Wärmebehandlung, der eine oder mehrere Vorwärmezonen und eine oder mehrere Hauptwärmezonen enthält, die getrennt in solcher Weise beheizt werden, daß am Anfang der ersten Zone der geringste Druck vorhanden ist, dadurch gekennzeichne t, daß innerhalb des Festherds (11) ein oder mehrere nach oben hin geschlossene Kanäle (10) angeordnet sind, die eine Zone hohen Drucks mit dem Ofenteil verbinden, in dem der geringste Druck herrscht.

2. Hubbalkenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der oder die Kanäle (10) vom Anfang einer Hauptwärmezone (3) bis zum Anfang einer Vorwärmezone (1, 2) erstrecken.

3. Hubbalkenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kanäle (10) aus verhältnismäßig, dünnwandigen, im Querschnitt vorzugsweise quadratischen Rohren aus Schamotte oder anderem feuerfesten keramischen Material gebildet sind.