DE19803259B4 - Bell furnace - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a top hat furnace, specially for annealing steel sheet metal using protective gas, comprising a protective top (1) surrounding the steel sheet metal batches. A cooling top is arranged above the protective top (1) forming an intermediate space. The cooling top has a cover (4) and a lid (5). The cover of the cooling top has a plurality of air nozzles (7) so that cooling air impacts the protective top (1) in the form of jets. At least one fan (6) produces a flow of cooling air in the intermediate space (3). According to the invention, the distance (a) between the air nozzles increases from the bottom up, the distance between said nozzles (a) being 4 to 12 times greater than the diameter of the nozzles (d). The cooling lid (5) is also provided with a plurality of air nozzles (7), the distance between said nozzles (a) being 4 to 7 times greater than the diameter of the nozzles (d).

Description

Die Erfindung betrifft einen Haubenofen, insbesondere zum Glühen von Stahlblechbunden unter Schutzgas mit einer Schutzhaube, die die Stahlblechbunde umgibt, mit einer Kühlhaube, die unter Bildung eines Zwischenraumes die Schutzhaube konzentrisch umgibt und die einen Kühlhaubenmantel und eine Kühlhaubendecke aufweist, wobei der Kühlhaubenmantel mit einer Vielzahl von Luftdüsen versehen ist, derart, daß Kühlluft in Form von Prallstrahlen auf die Schutzhaube auftrifft und mit mindestens einem Ventilator zur Erzeugung einer Kühlluft-Strömung im Zwischenraum.The The invention relates to a hood furnace, in particular for the annealing of Sheet steel coils under protective gas with a protective cover, which the Sheet steel coils surrounds, with a cooling hood under formation a space surrounding the protective cover concentric and the a cooling jacket jacket and a chilled ceiling wherein the cooling jacket jacket provided with a variety of air jets is such that cooling air in Form of impact rays impinges on the guard and with at least a fan for generating a cooling air flow in the intermediate space.

Derartige Haubenöfen werden insbesondere zum Blankglühen kaltgewalzter Stahlbleche in Form von Bunden sog. Coils in Schutzgasatmosphäre verwendet.such hat furnaces especially for bright annealing cold-rolled steel sheets in the form of coils so-called coils used in protective gas atmosphere.

Während des Glühprozesses befindet sich über der Schutzhaube eine Heizhaube. Nach dem Glühen wird die Heizhaube entfernt und durch eine Kühlhaube ersetzt.During the annealing process is above the protective cover a heating hood. After annealing, the heating cover is removed and through a cooling hood replaced.

Aus der WO 95/20058 ist eine Kühlhaube bekannt, bei der ausschließlich im unteren Höhendrittel Luftdüsen angeordnet sind. Die Coils stehen üblicherweise durch Konvektorplatten getrennt übereinander. Die Volumenströme durch die Konvektorkanäle sind für die unteren Coils im Stapel deutlich größer als für die obersten Coils. Daraus folgt, daß unterliegende Coils beim Kühlen bevorzugt und oberliegende Coils benachteiligt werden. Dies wird dadurch verstärkt, daß nur im unteren Bereich eine Kühlung stattfindet. Der Kühlprozess kann erst beendet werden kann, wenn im Kern des obersten Coils die für das Kühlende festgelegte max. Temperatur unterschritten wird, so daß der Kühlprozess relativ lange dauert.Out WO 95/20058 is a cooling hood known, exclusively arranged in the lower third third air nozzles are. The coils are usually separated by convector plates. The volume flows through the convector channels are for the lower coils in the stack are significantly larger than for the uppermost coils. from that follows that underlying Coils when cooling preferred and overlying coils are disadvantaged. this will reinforced by that only in the lower part of a cooling takes place. The cooling process can only be terminated if in the core of the uppermost coil the for the cooling specified Max. Temperature is below, so that the cooling process takes a relatively long time.

Die Aufgabe besteht demgemäß darin, einen Haubenofen der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Kühlung verbessert, insbesondere die Kühldauer verringert wird.The The task is therefore to develop a hood furnace of the type mentioned so that the cooling improves in particular the cooling time is reduced.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich der Düsenabstand der Luftdüsen von unten nach oben vergrößert, wobei der Düsenabstand das 4- bis 20-fache des Düsendurchmessers beträgt und daß zusätzlich die Kühlhaubendecke mit einer Vielzahl von Luftdüsen versehen ist, wobei der Düsenabstand das 4- bis 8-fache des Düsendurchmessers beträgt. Es ist konstruktiv besonders einfach, wenn sich der Düsenabstand der Luftdüsen des Kühlhaubenmantels von unten nach oben kontinuierlich vergrößert.According to the invention this task is solved by that yourself the nozzle distance the air nozzles from bottom to top, where the nozzle distance 4 to 20 times the nozzle diameter is and that in addition the Cooling cover roof with a variety of air jets is provided, wherein the nozzle spacing 4 to 8 times the nozzle diameter is. It is structurally particularly simple when the nozzle spacing the air nozzles of the cooling jacket jacket continuously increased from bottom to top.

Der konvektive Wärmeübergang an den Coil-Seitenflächen ist bestimmt durch den Volumenstrom des umgewälzten Schutzgases und dem freien Strömungsquerschnitt des Ringspaltes zwischen Schutzhaube und den Coils. Da ein Teil des Schutzgas-Stromes durch die Konvektorplatten über die Coilkanten strömt, wird die für den Wärmeübergang bestimmende Geschwindigkeit des Schutzgases von unten nach oben immer kleiner. Daher wird erfindungsgemäß auch die Kühlwirkung auf die Schutzhaube durch Vergrößerung des Abstandes der Luftdüsen im Kühlhaubenmantel von unten nach oben verringert.Of the convective heat transfer on the coil side surfaces is determined by the volume flow of the circulating inert gas and the free flow cross-section of the annular gap between the protective cover and the coils. As a part the protective gas flow through the convector plates over the coil edges flows, will the for determining the heat transfer Speed of the protective gas from bottom to top ever smaller. Therefore, according to the invention also the cooling effect on the protective hood by enlarging the Distance of the air nozzles in the cooling jacket jacket reduced from bottom to top.

Die Schutzgas-Strömung ändert an der obersten Stelle der Schutzhauben ihre Richtung, wodurch die Turbulenz und damit der konvektive Wärmeübergang zur Kühlhaubendecke deutlich größer ist als derjenige zwischen Schutzhaube und Kühlhaubenmantel im Bereich des vertikalen Ringspalt zwischen Coils und der Schutzhaube. Zusätzlich findet ein nennenswerter Strahlungswärme-Austausch zwischen Schutzhaube und der obersten Coilkante statt. Daher ist zusätzlich die Kühlhaubendecke mit einer Vielzahl von Luftdüsen zu versehen, um hier eine intensive Kühlung zu erreichen.The Inert gas flow changes the top of the guard their direction, causing the Turbulence and thus the convective heat transfer to Kühlhaubendecke is significantly larger as the one between the protective hood and the cooling jacket jacket in the area of vertical annular gap between coils and the protective cover. Additionally finds a significant radiant heat exchange between Protective hood and the top coil edge instead. Therefore, in addition the Cooling cover roof with a variety of air jets provided to achieve an intensive cooling here.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß die Kühlung der Coils optimiert wird, wodurch sich der Kühlprozeß verkürzt.The inventive solution the advantage that the cooling the coils is optimized, which shortens the cooling process.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Antriebsleistung des Ventilators relativ gering sein kann. Dementsprechend ist die Lärmbelastung vergleichsweise klein.Advantageous is still that the Drive power of the fan can be relatively low. Accordingly is the noise pollution comparatively small.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Haubenofen dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Luftdüsen des Kühlhaubenmantels das 3- bis 10-fache des Düsendurchmessers beträgt.To Another feature of the invention is the hood furnace thereby characterized in that the length of air nozzles of the cooling jacket jacket 3 to 10 times the nozzle diameter is.

Diesem Merkmal liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein besonders kühlwirksamer Prallstrahl entsteht, wenn in den Luftdüsen eine voll ausgebildete Rohrströmung entsteht.this Feature is based on the finding that a particularly effective cooling Impact jet occurs when a fully formed pipe flow is created in the air nozzles.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Eintrittsöffnung der Luftdüsen abgerundet ist. Dadurch werden Druckverluste verringert.A advantageous embodiment is that the inlet opening of the air nozzles is rounded. This reduces pressure losses.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen zwischen ca. 10 bis 40 m/s, vorzugsweise 20 bis 40 m/s.To Another feature of the invention is the speed of cooling air in the air nozzles between about 10 to 40 m / s, preferably 20 to 40 m / s.

Vorteilhafterweise beträgt die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen mindestens das 3fache der Geschwindigkeit der Strömung der Kühlluft im Zwischenraum. Die Geschwindigkeit der vertikalen Strömung im Zwischenraum muß relativ klein sein, um zu erreichen, daß die Geschwindigkeit der Kühlluft in allen Luftdüsen im Kühlhaubenmantel möglichst gleich groß ist. Die Breite des Zwischenraums wird daher so groß wie möglich gewählt. Der obere Teil der Kühlhaube kann außerdem einen größeren Außendurchmesser aufweisen, als der untere Teil, um die Geschwindigkeit der Strömung zu reduzieren.Advantageously, the speed of the cooling air in the air nozzles is at least 3 times the speed of the flow of cooling air in the intermediate space. The velocity of the vertical flow in the gap must be relatively small be to achieve that the speed of the cooling air in all air nozzles in the hood jacket is equal to the same size. The width of the gap is therefore chosen as large as possible. The upper part of the cooling hood may also have a larger outer diameter than the lower part to reduce the velocity of the flow.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail in connection with the accompanying drawings.

Die Zeichnung zeigt in,The Drawing shows in,

1 einen Haubenoben, schematisch im Längsschnitt; 1 a hood above, schematically in longitudinal section;

2 ein Viertel einer Draufsicht auf einen Haubenofen nach 1; 2 a quarter of a top view of a hood furnace after 1 ;

3 eine Luftdüse im Detail in einem größeren Maßstab. 3 an air nozzle in detail on a larger scale.

In dem Haubenofen nach 1 werden unter einer Schutzhaube 1 nicht dargestellte Stahlblechbunde unter Schutzgas geglüht. Die dabei über die Schutzhaube gestülpte Heizhaube ist ebenfalls nicht dargestellt. Nach Beendigung des Glühprozesses wird die Heizhaube durch eine Kühlhaube 2 ersetzt, die unter Bildung eines Zwischenraumes 3 die Schutzhaube 1 konzentrisch umgibt.In the hood oven after 1 be under a protective cover 1 not shown sheet steel coils annealed under inert gas. The case over the protective cover inverted heating hood is also not shown. After completion of the annealing process, the heating hood is replaced by a cooling hood 2 replaced, forming a gap 3 the protective cover 1 concentrically surrounds.

Die Kühlhaube 2 weist einen zylindrischen Kühlhaubenmantel 4 und eine Kühlhaubendecke 5 auf. An dem Kühlhaubenmantel 4 ist seitlich ein Ventilator 6 axialer oder radialer Bauart angeordnet.The cooling hood 2 has a cylindrical cooling jacket jacket 4 and a chilled ceiling 5 on. On the cooling jacket jacket 4 is a fan on the side 6 arranged axial or radial design.

Der Kühlhaubenmantel 4 ist über seine gesamte Höhe mit Luftdüsen 7 versehen. Die unterste Düsenreihe ist 300–600 mm über dem Schutzhauben-Flansch angebracht. Der Düsenabstand a von Mitte Luftdüse 7 zur Mitte einer benachbarten Luftdüse 7 vergrößert sich von unten nach oben kontinuierlich. Er beträgt das 4- bis 20-fache des Düsendurchmessers d, der 40–100 mm beträgt.The cooling jacket jacket 4 is over its entire height with air jets 7 Mistake. The lowest nozzle row is mounted 300-600 mm above the guard flange. The nozzle distance a from center air nozzle 7 to the center of an adjacent air nozzle 7 increases continuously from bottom to top. It is 4 to 20 times the nozzle diameter d, which is 40-100 mm.

In 2 ist dargestellt, daß zusätzlich die Kühlhaubendecke 5 mit einer Vielzahl von Luftdüsen 7 versehen ist, wobei der Düsenabstand a das 4- bis 8-fache des Düsendurchmessers d beträgt. Dadurch wird der als Klöpperboden ausgebildete oberste Teil der Schutzhaube 8 intensiv gekühlt.In 2 is shown that in addition the Kühlhaubendecke 5 with a variety of air jets 7 is provided, wherein the nozzle spacing a is 4 to 8 times the nozzle diameter d. As a result, the formed as a dished bottom top part of the guard 8th cooled intensively.

Die Luftdüsen 7 ragen von der zylindrischen Kühlmantelfläche 4 aus radial nach innen. Die Länge der Luftdüsen 7 beträgt das 3- bis 10-fache des Düsendurchmessers. In 3 ist dargestellt, daß die Eintrittsöffnungen der Luftdüsen mit der Außenwand des Kühlhaubenmantels im wesentlichen bündig und abgerundet sind, um Druckverluste zu vermeiden.The air nozzles 7 protrude from the cylindrical cooling jacket surface 4 from radially inwards. The length of the air nozzles 7 is 3 to 10 times the nozzle diameter. In 3 is shown that the inlet openings of the air nozzles with the outer wall of the cooling hood jacket are substantially flush and rounded in order to avoid pressure losses.

Die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen beträgt zwischen 10 bis 40 m/s, vorzugsweise 20 bis 40 m/s.The Speed of the cooling air in the air nozzles is between 10 to 40 m / s, preferably 20 to 40 m / s.

Der Ventilator 6 saugt Kühlluft durch den Zwischenraum 3 und führt die erwärmte Luft nach oben ab. Die Einlauföffnung 9 zum Ventilator 6 im Zwischenraum 3 zwischen Kühlhaube 2 und Schutzhaube 1 ist abgerundet. Die Geschwindigkeit der vertikalen Strömung von unten nach oben im Zwischenraum 3 ist relativ klein, verglichen mit der Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen, die mindestens das dreifache der Geschwindigkeit der Strömung der Kühlluft im Zwischenraum 3 beträgt.The ventilator 6 sucks cooling air through the gap 3 and takes the heated air upwards. The inlet opening 9 to the fan 6 in the space 3 between cooling hood 2 and protective hood 1 is rounded. The speed of vertical flow from bottom to top in the space 3 is relatively small, compared with the velocity of the cooling air in the air nozzles, which is at least three times the speed of the flow of cooling air in the space 3 is.

Die Prallströmung aus den Luftdüsen mit der aus der Umgebung angesaugten kalten Luft ist für die Kühlung hochwirksam, wobei die Kühlwirkung von unten nach oben abnimmt. Die Strömung der Luft von unten nach oben im Zwischenraum trägt kaum zum Kühlprozeß bei, sondern dient lediglich dazu, die sich erwärmende Kühlluft nach oben abzuführen.The impingement from the air nozzles with the drawn in from the environment cold air is highly effective for cooling, the cooling effect decreases from bottom to top. The flow of air from below to carries in the space above hardly to the cooling process, but serves only to dissipate the warming cooling air upwards.

Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann der obere Teil der Kühlhaube 2 einen größeren Außendurchmesser aufweisen, als der untere Teil.In the context of the invention are readily given Abwandlungsmöglichkeiten. So can the upper part of the cooling hood 2 have a larger outer diameter than the lower part.

Claims (7)

Haubenofen, mit einer Schutzhaube (1), die Stahlblechbunde umgibt, mit einer Kühlhaube (2), die unter Bildung eines Zwischenraumes (3) die Schutzhaube (1) konzentrisch umgibt und die einen Kühlhaubenmantel und eine Kühlhaubendecke (5) aufweist, wobei die Kühlhaube (2) mit einer Vielzahl von Luftdüsen (7) versehen ist, derart, daß Kühlluft in Form von Prallstrahlen auf die Schutzhaube auftrifft, und mit mindestens einem Ventilator (6) zur Erzeugung einer Kühlluft-Strömung im Zwischenraum (3), dadurch gekennzeichnet, daß sich der Düsenabstand (a) der Luftdüsen (7) im Kühlhaubenmantel von unten nach oben vergrößert, wobei der Düsenabstand (a) das 4- bis 20-fache des Düsendurchmessers (d) beträgt, und daß zusätzlich die Kühlhaubendecke mit einer Vielzahl von Luftdüsen (7) versehen ist, wobei der Düsenabstand (a) das 4- bis 8-fache des Düsendurchmessers (d) beträgt.Hood furnace, with a protective cover ( 1 ), which surrounds steel sheet coils, with a cooling hood ( 2 ) forming a gap ( 3 ) the protective hood ( 1 ) concentrically surrounds and which is a Kühlhaubenmantel and a Kühlhaubendecke ( 5 ), wherein the cooling hood ( 2 ) with a plurality of air nozzles ( 7 ) is provided, such that cooling air impinges in the form of impact rays on the protective hood, and with at least one fan ( 6 ) for generating a cooling air flow in the intermediate space ( 3 ), characterized in that the nozzle spacing (a) of the air nozzles ( 7 ) in the cooling jacket jacket from bottom to top, wherein the nozzle spacing (a) is 4 to 20 times the nozzle diameter (d), and in that the cooling hood ceiling with a plurality of air nozzles ( 7 ), wherein the nozzle pitch (a) is 4 to 8 times the nozzle diameter (d). Haubenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Düsenabstand (a) der Luftdüsen (7) des Kühlhaubenmantels (4) von unten nach oben kontinuierlich vergrößert.Hood furnace according to claim 1, characterized in that the nozzle spacing (a) of the air nozzles ( 7 ) of the cooling jacket jacket ( 4 ) continuously increased from bottom to top. Haubenöfen nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Luftdüsen (7) des Kühlhaubenmantels das 3- bis 10-fache des Düsendurchmessers (d) beträgt.Hood furnaces according to one of claims 1 to 2, characterized in that the length of the air nozzles ( 7 ) of the hood jacket is 3 to 10 times the nozzle diameter (d). Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung der Luftdüsen (7) abgerundet ist.Hood furnace according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet opening of the air nozzles ( 7 ) is rounded. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Luftdüsen 40 bis 100 mm beträgt, so daß die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen (7) zwischen 20 bis 40 m/s beträgt.Hood furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the air nozzles is 40 to 100 mm, so that the speed of the cooling air in the air nozzles ( 7 ) is between 20 to 40 m / s. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Kühlluft in den Luftdüsen (7) mindestens das 3-fache der Geschwindigkeitsströmung der Kühlluft im Zwischenraum (3) beträgt.Hood furnace according to one of claims 1 to 5, characterized in that the velocity of the cooling air in the air nozzles ( 7 ) At least three times the velocity flow of the cooling air in the space ( 3 ) is. Haubenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Kühlhaube (2) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der untere Teil.Hood furnace according to one of claims 1 to 6, characterized in that the upper part of the cooling hood ( 2 ) has a larger outer diameter than the lower part.
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