WO2012080249A1 - Verfahren und vorrichtung zum anwärmen von coils - Google Patents

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WO2012080249A1
WO2012080249A1 PCT/EP2011/072609 EP2011072609W WO2012080249A1 WO 2012080249 A1 WO2012080249 A1 WO 2012080249A1 EP 2011072609 W EP2011072609 W EP 2011072609W WO 2012080249 A1 WO2012080249 A1 WO 2012080249A1
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coil
furnace chamber
furnace
annular jet
jet burner
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PCT/EP2011/072609
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Werner Luz
Josef Köppl
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C.O.P.S. International Gmbh
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    • F27D2099/0045—Radiant burner

Definitions

  • the invention relates to a method for heating coils. Furthermore, the invention relates to a furnace for heating coils.
  • the present invention seeks to provide a method for heating coils, which allows a uniform, gentle heating of the coils and also by low investment and operating costs
  • the object is achieved by a method according to the preamble of claim 1, characterized in that an end face of the coil is aligned on the flame disk at least one annular beam burner such that the coil almost exclusively on thermal radiation of
  • the particular advantage of the method according to the invention consists in a heating of the coils that is particularly gentle on the methods known from the prior art and at the same time achievable with low process outlay.
  • Heat treatment chamber heated only slightly. In practice, temperatures of the gas atmosphere of about 200 ° C are not exceeded during the entire heating process.
  • Heat treatment chamber can be made with mild steel, since due to the relatively low temperature of the chamber atmosphere no particularly heat-resistant steels must be used. This can be a
  • Ring jet burner is achieved an optimal geometric adaptation of the coil to the flame geometry, so that the
  • Heat energy can be coupled into the coil particularly efficiently via heat radiation. Coils are in front of you
  • the diameter of the flame disk is adapted to the diameter of the end face of the cylindrical coil.
  • annular jet burner sometimes the term "flat flame burner” is common - is ideally suited for a radiation-based
  • the heating can also be done very quickly, as well
  • Annular jet burners as such are known in the art (e.g., DE 20 2004 015 205 Ul or EP 0 003 900 Bl).
  • annular jet burner instead of a single annular jet burner, an arrangement of several, for example four or eight,
  • Annular jet burner be provided. These are preferably arranged in such a way to each other and are in the way
  • the plurality of annular jet burners are preferably arranged on a circular line with a radius which corresponds to the arithmetic mean of the outer and inner radius of the windings of the coil. It is understood that the plurality of annular jet burners can also be arranged in a different manner relative to each other. For example, an annular jet burner can be placed in the middle, while the remaining annular jet burners are arranged symmetrically around the central annular jet burner, for example on a circular line.
  • At least one annular jet burner are aligned, so that the two end faces of the coil with each
  • the coil is moved during the heating relative to the flame disk.
  • it may be relative to the flame disk of the
  • Ring jet burner can be set in rotation.
  • the coil is set in rotation around its longitudinal or symmetry axis, and accordingly a circular end face rotating around its center point is aligned with the flame disk of the annular jet burner.
  • the coil is heated in a first furnace chamber by aligning an end face on the flame disk of at least one annular jet burner and then kept warm in a second furnace chamber acting as holding furnace over a holding time. During the holding time, a uniform distribution of the heat takes place in the coil.
  • the flue gases of the at least one annular jet burner can be introduced from the first into the second furnace chamber to keep warm in the first furnace chamber ericartes coil.
  • the present invention also has for its object to provide a furnace for heat treatment of coils with a first furnace chamber, which allows a fast and smooth and gentle heating of the coil, the furnace should be simple in design and should be characterized by low operating costs.
  • the object is achieved with a furnace according to the preamble of claim 8, characterized in that in the first furnace chamber at least one annular jet burner is arranged such that the coil in the furnace chamber with an end face on the flame disk of at least one annular jet burner is aligned, so that the coil
  • Furnace this includes in addition to the first furnace chamber, a second furnace chamber for keeping warm in the first furnace chamber coils, wherein the first and the second furnace chamber are connected to each other via a flue gas line, so that the flue gases of the at least one annular jet burner can be introduced into the second furnace chamber.
  • LO / LO 100092WO December 13, 2011 has a common charging unit of the first and the second furnace chamber. This can be designed such that the loading of the furnace chambers takes place from below.
  • Fig. 1 is a furnace chamber for heat treatment of a coil in
  • FIG. 3 shows the furnace chamber of FIG. 1 with a comparison with FIG.
  • Fig. 5 is a furnace chamber for heat treatment of
  • FIG. 6 shows the furnace chamber of FIG. 5 with a view to FIG.
  • FIG. 8 shows a furnace for the heat treatment of coils with a first and a second furnace chamber.
  • Fig. 1 shows a furnace chamber 1 as part of a (not shown in Fig. 1 to 7) furnace system for heating steel coils C, C x .
  • the furnace chamber 1 is cuboid in the usual way and has an isolated
  • Longitudinal walls 2a of the furnace housing 2 each have a ring-shaped jet burner 3 is arranged, which of a
  • Bursting element 3a is surrounded, which in turn consists of a refractory ceramic material.
  • the annular jet burner 3 generates a disc-shaped flame 3 *, which adjoins the burner block surrounding the burner outlet opening, by means of a highly compressed air-fuel mixture emerging from the burner tube 3a conforms and emits a very high radiation power into the furnace chamber due to the large flame surface.
  • the flue gases of the annular jet burner 3 are via a trigger 5 on the ceiling of the furnace chamber 1 from the furnace chamber
  • Annular jet burners 3 aligned so that the central opening of the coil C is substantially coaxial with the axes of the
  • Ring jet burner 3 is arranged and the flame disks 3 *
  • the diameters of the flame disks 3 * are preferably chosen to be the same or slightly larger than the outer coil diameter. If the diameter of the flame disks 3 * larger than the outer diameter of the coil, it is understood that an exact coaxial
  • Alignment is not essential. By aligning the end faces of the coil C on the flame disks 3 * of the annular jet burner 3 is achieved that the coil C almost exclusively on the
  • Coil surface also does not exceed a value of about 200 ° C, so that a thermal damage of the
  • Coil material which could be reflected, for example, in a wavy strip surface is excluded.
  • the average temperature of the coil C can at corresponding
  • Process control to a value of about 90 - 110 ° C are set.
  • LO / LO 100092 O 13th December 2011 3 and 4 show the furnace chamber 1 of Figs. 1 and 2, in which case a coil 0 is heated with a smaller diameter in the furnace chamber 1. This is in turn aligned coaxially with the annular jet burners 3. Due to the smaller diameter of the coil C, the annular jet burners 3 can be operated in such a way that a flame disk 3 * with a smaller diameter is produced, wherein this is preferably in turn adapted to the coil diameter.
  • Figures 5 to 7 show an oven chamber 1 for ⁇
  • Annular jet burners 31, 32 provided around the center of the burner block 3a around. More specifically, a first group of four annular jet burners 31 are provided on an outer annulus and a second group of four annular jet burners 32 are provided on an inner concentric annulus. These can be operated in groups, but also together. For this purpose, they are common across groups
  • both ring-beam burner groups 31, 32 can be operated synchronously in order to maximize the area of the annular-jet burner groups 31, 32 facing each other
  • annular jet burners 31, 32 need not be designed as powerful as the centrally located in the burner block 3a annular jet burner 3, since their respective flame disks the coil surface
  • the receiving unit 4 comprises a plurality of - in the present case four - rollers 4a, on which the coil C is mounted. At least one of these rollers 4a can be set in rotation by a drive unit, not shown, wherein the coil C mounted thereon also rotates. This ensures that the individual
  • Flame disks of the annular beam burners 31, 32 each act not only a surface portion on the front side of the coil C with radiant energy, but the
  • Fig. 5 shows the case of a coil 0 ⁇ with respect to the coil C reduced diameter. In this case, only the second group of burners 32 for heating the coil
  • FIG. 8 shows a furnace for heat treatment of coils with a first furnace chamber 10 and a second furnace chamber 20.
  • the first furnace chamber 10 is provided for the rapid heating of coils C
  • the second furnace chamber 10 is provided for the rapid heating of coils C.
  • Furnace chamber 20 acts as a holding zone in which the axial temperature profile of the heated in the furnace chamber 10 coils
  • first and second furnace chambers 10, 20 are via a flue gas duct 5a
  • Furnace chamber 10 can be discharged and can flow into the furnace chamber 20 to provide the desired temperature for the holding phase of the coil C here.
  • a coil C is conveyed into the kiln chamber 10 via a feed unit arranged below the kiln chambers 10, 20 and heated there in the manner described above.
  • the coil C is preferably set in rotation about its longitudinal axis in order to achieve the most uniform possible heating by absorption of the thermal radiation of the annular jet burner.
  • the heated coil C is then lowered after completion of the heating process and the charging unit acting as the holding zone
  • the coil C is held for a predetermined duration, with the first
  • Oven chamber 10 outflowing flue gases of the annular jet burner 3 - in the first furnace chamber 10 is already another coil C is heated - provide the necessary temperature for this purpose.
  • the temperature of the front-side coil surface decreases from a maximum value of, for example, about 200 ° C, while seen in the axial direction inner region of the coil C so far heated up over the entire axial length of the coil C, the desired temperature, for example 90 to 110 ° C is set and the coil C thus a suitable temperature for more
  • temperatures are to be understood as purely exemplary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anwärmen von Coils (C, C'), welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Stirnseite des Coils (C, C') auf die Flammenscheibe (3*) wenigstens eines Ringstrahlbrenners (3) derart ausgerichtet wird, dass das Coil (C, C') annähernd ausschließlich über Wärmestrahlung der Flammescheibe (3*) des Ringstrahlbrenners (3) erwärmt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Ofenanlage zur Erwärmung von Coils (C, C').

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM ANWÄRMEN VON COILS DURCH WÄRMESTRAHLUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anwärmen von Coils. Ferner betrifft die Erfindung eine Ofenanlage zum Erwärmen von Coils.
Verfahren und Vorrichtungen zum Anwärmen von Coils
(Bandstahlrollen) sind aus dem Stand der Technik in
vielfacher Ausführung bekannt. Bei Prozessen zur Erwärmung von Coils in entsprechenden Ofenkammern besteht das Problem, dass die Coils teilweise unmittelbar mit dem Rauchgas der in der Ofenkammer angeordneten Brenner beaufschlagt, d.h.
konvektiv erwärmt werden. Hierbei kommt es lokal zu
Überhitzungen des empfindlichen Bandmaterials mit
Temperaturspitzen zwischen 400 und 600°C, was sich in einer für den anschließenden Walzprozess inakzeptablen
Randwelligkeit niederschlägt. Ferner erfordern die hohen Rauchgastemperaturen den Einsatz von speziellen
hitzebeständigen Stählen für die Ofenkammer. In der DE-OS 28 44 551 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Glühen von Coils („Bunden") beschreiben, bei dem die Coils mit vertikal ausgerichteter zentraler Öffnung auf einem Förderer durch einen Tunnelofen transportiert und dabei durch beidseits neben den Coils angeordnete Heizelemente,
beispielsweise in Form von Brennern, erwärmt werden. Um eine Beschädigung der den Brennern zugewandten Oberfläche der äußeren Wicklungen der Coils zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Coils durch eine Isolation vor übermäßiger Erhitzung durch die Rauchgase geschützt werden. Diese Isolation kann in Form eines das Coil unmittelbar umgebenden Zylinders oder als vor den Brennern angeordnete plattenförmige Abschirmung ausgebildet sein. Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen Ofen ist jedoch, dass die zusätzlichen Einrichtungen zur Abschirmung der Coiloberfläche den konstruktiven Aufwand bei der Errichtung des Ofens erhöhen, so dass dieses Ofenkonzept unter Kostenaspekten nicht optimal ist.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anwärmen von Coils anzugeben, welches eine gleichmäßige, schonende Erwärmung der Coils erlaubt und sich zudem durch geringe Investitions- und Betriebskosten
auszeichnet . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass eine Stirnseite des Coils auf die Flammenscheibe wenigstens eines Ringstrahlbrenners derart ausgerichtet wird, dass das Coil annähernd ausschließlich über Wärmestrahlung der
Flammescheibe des Ringstrahlbrenners erwärmt wird.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besonders schonenden und gleichzeitig mit geringem prozesstechnischem Aufwand realisierbaren Erwärmung der Coils. So wird dadurch, dass die Wärmeübertragung von der scheibenförmigen Flamme des Ringstrahlbrenners auf die wenigstens eine Fläche des Coils annähernd ausschließlich über Wärmestrahlung erfolgt, die Atmosphäre in der
Wärmebehandlungskammer nur geringfügig erhitzt. In der Praxis werden hierbei Temperaturen der Gasatmosphäre von ca. 200°C während des gesamten Erwärmungsprozesses nicht überschritten.
LO/LO 100092WO . Dezember 2011 Dies hat zur Folge, dass die Konstruktion der
Wärmebehandlungskammer mit Normalstahl ausgeführt sein kann, da aufgrund der vergleichsweise niedrigen Temperatur der Kammeratmosphäre keine besonders wärmebeständigen Stähle eingesetzt werden müssen. Hierdurch lässt sich eine
Ofenanlage mit niedrigeren Investitionskosten realisieren.
Durch Ausrichtung der kreisförmigen Stirnseite des
zylindrischen Coils auf die Flammenscheibe des
Ringstrahlbrenners wird eine optimale geometrische Anpassung des Coils an die Flammengeometrie erreicht, so dass die
Wärmeenergie besonders effizient über Wärmestrahlung in das Coil eingekoppelt werden kann. Coils sind vor einer
Weiterverarbeitung in der Stahlindustrie, insbesondere für einen Walzvorgang, auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren in idealer Weise für eine schnelle, gleichmäßige und
materialschonende Erwärmung eignet. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser der Flammenscheibe an den Durchmesser der Stirnseite des zylindrischen Coils angepasst.
Der Einsatz eines Ringstrahlbrenners - teilweise ist auch die Bezeichnung „Flachflammenbrenner" gebräuchlich - eignet sich hierbei in idealer Weise für eine strahlungsbasierte
Erwärmung des Coils, da seine großflächige Flamme, die sich scheibenförmig an den den Brenner umgebenden Brennerstein anschmiegt, die Fläche des zu erwärmenden Coils gleichmäßig mit Strahlungswärme beaufschlagt, ohne dass es zu einer
Rauchgasbeaufschlagung des Coils kommt.
Neben einer gleichmäßigen und schonenden Erwärmung der Coils kann die Erwärmung auch besonders schnell erfolgen, da auch
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 bei hohem Energieeinsatz die Gefahr starker lokaler Überhitzungen minimiert ist.
Ringstrahlbrenner als solche sind aus dem Stand der Technik bekannt (z.B. DE 20 2004 015 205 Ul oder EP 0 003 900 Bl) .
Anstelle eines einzigen Ringstrahlbrenners kann auch eine Anordnung mehrerer, beispielsweise vier oder acht,
Ringstrahlbrenner vorgesehen sein. Diese sind bevorzugt derart zueinander angeordnet und werden in der Weise
betrieben, dass ihre Flammen einander geringfügig überlappen und somit eine möglichst lückenlose Flammenfläche erzeugen, welche die Stirnseite des Coils mit Strahlungswärme
gleichmäßig beaufschlagt. Wird die ringförmige Stirnseite des Coils beaufschlagt, so sind die mehreren Ringstrahlbrenner bevorzugt auf eine Kreislinie mit einem Radius angeordnet, welcher dem arithmetischen Mittelwert des äußeren und inneren Radius der Wicklungen des Coils entspricht. Es versteht sich, dass die mehreren Ringstrahlbrenner auch in anderer Weise relativ zueinander angeordnet sein können. Beispielsweise kann ein Ringstrahlbrenner in der Mitte platziert sein, während die übrigen Ringstrahlbrenner symmetrisch um den mittleren Ringstrahlbrenner herum, beispielsweise auf einer Kreislinie, angeordnet sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einander gegenüberliegenden
Stirnseiten des Coils auf die Flammenscheibe jeweils
wenigstens eines Ringstrahlbrenners ausgerichtet werden, so dass die beiden Stirnseiten des Coils jeweils mit
Strahlungswärme beaufschlagt werden. Hierdurch kann in einfacher Weise eine symmetrische Erwärmung erreicht werden,
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 wodurch sich insbesondere Zeitvorteile ergeben. Dabei werden die den Flammenscheiben der Ringstrahlbrenner zugewandten Stirnseiten der Coils nicht wärmer als ca. 200°C, da die eingekoppelte Strahlungswärme schnell in das Innere des Coils abgeleitet werden kann.
Um den Wärmeeintrag in das Coil noch weiter zu
vergleichmäßigen, kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Coil während der Erwärmung relativ zur Flammenscheibe bewegt wird. Insbesondere kann es relativ zur Flammenscheibe des
Ringstrahlbrenners in Rotation versetzt werden. Bevorzugt wird das Coil um seine Längs- bzw. Symmetrieachse in Rotation versetzt, wobei dementsprechend eine um ihren Mittelpunkt rotierende kreisförmige Stirnseite auf die Flammenscheibe des Ringstrahlbrenners ausgerichtet ist.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Coil in einer ersten Ofenkammer durch Ausrichten einer Stirnseite auf die Flammenscheibe des wenigstens einen Ringstrahlbrenners erwärmt und anschließend in einer als Halteofen fungierenden zweiten Ofenkammer über eine Haltezeit warm gehalten. Während der Haltezeit erfolgt dabei eine gleichmäßige Verteilung der Wärme in dem Coil.
Die Rauchgase des wenigstens einen Ringstrahlbrenners können dabei aus der ersten in die zweite Ofenkammer eingeleitet werden, um ein in der ersten Ofenkammer zuvor erwärtes Coil warmzuhalten. Durch die Nutzung der in den Rauchgasen des Ringstrahlbrenners enthaltenen Wärmeenergie kann der
Erwärmungs- und Warmhalteprozess besonders energieeffizient
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 gestaltet werden, wodurch sich die Betriebskosten spürbar senken lassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Coils mit einer ersten Ofenkammer anzugeben, welche eine schnelle sowie gleichmäßige und schonende Erwärmung des Coils ermöglicht, wobei die Ofenanlage einfach konstruiert sein und sich durch geringe Betriebskosten auszeichnen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Ofenanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8 dadurch gelöst, dass in der ersten Ofenkammer wenigstens ein Ringstrahlbrenner derart angeordnet ist, dass das Coil in der Ofenkammer mit einer Stirnseite auf die Flammenscheibe des wenigstens einen Ringstrahlbrenners ausrichtbar ist, so dass das Coil
annähernd ausschließlich über Wärmestrahlung erwärmbar ist.
Für die Vorteile der erfindungsgemäßen Ofenanlage gelten die vorstehend genannten Vorteile entsprechend.
Nach einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Ofenanlage umfasst diese neben der ersten Ofenkammer eine zweite Ofenkammer zum Warmhalten des in der ersten Ofenkammer erwärmten Coils, wobei die erste und die zweite Ofenkammer über eine Rauchgasleitung miteinander verbunden sind, so dass die Rauchgase des wenigstens einen Ringstrahlbrenners in die zweite Ofenkammer einleitbar sind. Um eine einfache Beschickung und Entladung der Ofenkammern sicherzustellen, ist nach weiteren einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Ofenanlage
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 über eine gemeinsame Beschickungseinheit der ersten und der zweiten Ofenkammer verfügt. Diese kann derart ausgebildet sein, dass die Beschickung der Ofenkammern von unten erfolgt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ofenkammer zur Wärmebehandlung eines Coils im
Längsschnitt,
Fig. 2 die Ofenkammer der Fig. 1 im Querschnitt gemäß
Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 die Ofenkammer der Fig. 1 mit einem gegenüber Fig.
1 kleineren Coil im Längsschnitt,
Fig. 4 die Ofenkammer der Fig. 3 im Querschnitt gemäß
Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Ofenkammer zur Wärmebehandlung von
metallischem von Coils in einer gegenüber Fig. 1 modifizierten Ausführung im Längsschnitt,
Fig. 6 die Ofenkammer der Fig. 5 mit einem gegenüber Fig.
1 kleineren Coil im Längsschnitt,
Fig. 7 die Ofenkammer der Fig. 5 im Querschnitt gemäß
Schnittlinie VII-VII in Fig. 5 und
Fig. 8 eine Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Coils mit einer ersten und einer zweiten Ofenkammer.
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 Fig. 1 zeigt eine Ofenkammer 1 als Teil einer (in Fig. 1 bis 7 nicht weiter dargestellten) Ofenanlage zum Anwärmen von Stahlcoils C, Cx. Die Ofenkammer 1 ist in üblicher Weise quaderförmig ausgebildet und weist ein isoliertes
Stahlgehäuse 2 auf, welches einen ebenfalls quaderförmigen Ofenraum umschließt. An den sich gegenüberliegenden
Längswänden 2a des Ofengehäuses 2 (vgl. Fig. 2) ist jeweils ein Ringstrahlbrenner 3 angeordnet, welcher von einem
Brennerstein 3a umgeben ist, der seinerseits aus einem feuerfesten keramischen Material besteht. Wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt und in der SchnittZeichnung der Fig. 2 dargestellt, erzeugt der Ringstrahlbrenner 3 durch ein stark verdrallt aus dem Brennerrohr austretendes Brennstoff- Luft-Gemisch eine scheibenförmige Flamme 3*, welche sich an den die Brennerauslassöffnung umschließenden Brennerstein 3a anschmiegt und dabei aufgrund der großen Flammenoberfläche eine sehr hohe Strahlungsleistung in den Ofenraum abgibt. Die Rauchgase der Ringstrahlbrenner 3 werden über einen Abzug 5 an der Decke der Ofenkammer 1 aus dem Ofenraum
herausgeleitet. Vorliegend ist ein Stahlcoil C als zu
erwärmendes metallisches Stückgut im Ofenraum platziert.
Dieses ist auf einer entsprechend geformten Aufnahmeeinheit 4 abgelegt, welche eine Beschickung der Ofenkammer 1 von unten erlaubt.
Zur Erwärmung des Coils C in der Ofenkammer 1 wird nun das Coil C mit seinen Stirnseiten über die vertikal verstellbare Aufnahmeeinheit 4 derart relativ zu den beiden
Ringstrahlbrennern 3 ausgerichtet, dass die zentrale Öffnung des Coils C im Wesentlichen koaxial zu den Achsen der
Ringstrahlbrenner 3 angeordnet ist und die Flammenscheiben 3*
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 der Ringstrahlbrenner 3 die Stirnseiten mit ihrer
Strahlungsenergie voll beaufschlagen können, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet. Dabei sind die Durchmesser der Flammenscheiben 3* bevorzugt gleich oder geringförmig größer als der äußere Coildurchmesser gewählt. Ist der Durchmesser der Flammenscheiben 3* größer als der äußere Durchmesser des Coils, so versteht es sich, dass eine exakte koaxiale
Ausrichtung nicht unbedingt erforderlich ist. Durch die Ausrichtung der Stirnseiten des Coils C auf die Flammenscheiben 3* der Ringstrahlbrenners 3 wird erreicht, dass das Coil C annähernd ausschließlich über die
Wärmestrahlung der Flammescheibe 3* der Ringstrahlbrenner 3 erwärmt wird. Hierdurch wird eine besonders schonende und gleichzeitig mit geringem prozesstechnischem Aufwand
realisierbare Erwärmung des Coils C erreicht, da die radial abströmenden Rauchgase der Flammenscheibe 3* mit der
Coiloberfläche praktisch nicht in Kontakt kommen.
Gleichzeitig bleibt die Temperatur der Ofenatmosphäre
unterhalb einer Temperatur von bevorzugt 150 - 200°C, so dass die strukturellen Bauteile der Ofenkammer 1 aus Normalstahl, d.h. aus nicht speziell hitzebeständigem und somit teuren Stählen, gefertigt sein können. Die Temperatur der
Coiloberfläche übersteigt dabei ebenfalls einen Wert von ca. 200°C nicht, so dass eine thermische Beschädigung des
Coilmaterials , welche sich beispielsweise in einer wellige Bandoberfläche niederschlagen könnte, ausgeschlossen ist. Die mittlere Temperatur des Coils C kann bei entsprechender
Prozessführung auf einen Wert von ca. 90 - 110°C eingestellt werden.
LO/LO 100092 O 13. Dezember 2011 Die Fig. 3 und 4 zeigen die Ofenkammer 1 der Fig. 1 und 2, wobei hier ein Coil 0 mit geringerem Durchmesser in der Ofenkammer 1 erwärmt wird. Dieses ist wiederum koaxial zu den Ringstrahlbrennern 3 ausgerichtet. Aufgrund des geringeren Durchmessers des Coils C können die Ringstrahlbrenner 3 derart betrieben werden, dass eine Flammenscheibe 3* mit geringerem Durchmesser erzeugt wird, wobei dieser bevorzugt wiederum an den Coildurchmesser angepasst ist. Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine Ofenkammer 1Λ zur
Wärmebehandlung von metallischem von Coils C, Cx in einer gegenüber Fig. 1 modifizierten Ausführung. Hierbei ist anstelle eines im Zentrum des Brennersteins 3a angeordneten Ringstrahlbrenners eine Verteilung von insgesamt acht
Ringstrahlbrennern 31, 32 um die Mitte des Brennersteins 3a herum vorgesehen. Im Einzelnen sind eine erste Gruppe von vier Ringstrahlbrennern 31 auf einem äußeren Kreisring und eine zweite Gruppe von vier Ringstrahlbrennern 32 auf einem inneren konzentrischen Kreisring vorgesehen. Diese können gruppenweise, aber auch gemeinsam betrieben werden. Hierzu werden sie über gruppenweise gemeinsame
Brennstoffringleitungen 3b und Primärluftringleitungen 3c versorgt. Im Falle eines Coils C mit vergleichsweise großem Durchmesser können beide Ringstrahlbrennergruppen 31, 32 synchron betrieben werden, um eine möglichst große Fläche der den Ringstrahlbrennergruppen 31, 32 jeweils zugewandten
Stirnseite des Coils C mit Strahlungsenergie zu
beaufschlagen. Es versteht sich, dass die Ringstrahlbrenner 31, 32 nicht so leistungsstark ausgelegt sein müssen wie der zentral im Brennerstein 3a angeordnete Ringstrahlbrenner 3, da ihre jeweiligen Flammenscheiben die Coiloberfläche
LO/LO 100092WO . Dezember 2011 kombiniert und bevorzugt mit gewisser Überlappung
beaufschlagen.
Eine weitere Besonderheit der Ofenkammer der Fig. 5 bis 7 besteht darin, dass die Aufnahmeinheit 4 eine Mehrzahl von - vorliegend vier - Walzen 4a umfasst, auf denen das Coil C gelagert ist. Zumindest eine dieser Walzen 4a kann durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit in Rotation versetzt werden, wobei das darauf gelagerte Coil C ebenfalls rotiert. Hierdurch ist sichergestellt, dass die einzelnen
Flammenscheiben der Ringstrahlbrenner 31, 32 jeweils nicht nur einen Flächenabschnitt auf der Stirnseite des Coils C mit Strahlungsenergie beaufschlagen, sondern die
Strahlungsenergie auf die Stirnseite verteilen. Damit werden lokale Temperaturspitzen vermieden und die Ringstrahlbrenner 31, 32 können mit höherer Leistung betrieben werden, um insgesamt ein schnelleres Aufheizen der Coils zu erreichen. Es versteht sich, dass eine Einrichtung zur Rotation des Coils auch bei nur einem Ringstrahlbrenner 3 pro Längswand der Ofenkammer 1 vorteilhaft ist.
Fig. 5 zeigt den Fall eines Coils 0Λ mit gegenüber dem Coil C verkleinertem Durchmesser. Hierbei wird zur Aufheizung des Coils lediglich die zweite Gruppe von Brennern 32
betrieben.
Fig. 8 zeigt schließlich eine Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Coils mit einer ersten Ofenkammer 10 und einer zweiten Ofenkammer 20. Die erste Ofenkammer 10 ist für die schnelle Aufheizung von Coils C vorgesehen, während die zweite
Ofenkammer 20 als Haltezone fungiert, in der sich das axiale Temperaturprofil des in der Ofenkammer 10 aufgeheizten Coils
LO/LO 100092WO 13. Dezember 2011 C vergleichmäßigt. Wie dargestellt, sind die erste und die zweite Ofenkammer 10, 20 über eine Rauchgasleitung 5a
miteinander verbunden, so dass die in der Ofenkammer 10 durch die Ringstrahlbrenner 3 erzeugten Rauchgase aus der
Ofenkammer 10 ausgeleitet werden und in die Ofenkammer 20 einströmen können, um hier die gewünschte Temperatur für die Haltephase der Coils C bereitzustellen.
Im Betrieb der Ofenanlage wird jeweils ein Coil C über eine unter den Ofenkammern 10, 20 angeordnete Beschickungseinheit in die Ofenkammer 10 gefördert und dort in der vorstehend beschriebenen Weise erwärmt. Dabei wird das Coil C bevorzugt in Rotation um seine Längsachse versetzt, um eine möglichst gleichmäßige Aufheizung durch Absorption der Wärmestrahlung der Ringstrahlbrenner zu erreichen. Das aufgeheizte Coil C wird nach beendetem Aufheizvorgang sodann abgesenkt und über die Beschickungseinheit der als Haltezone fungierenden
Ofenkammer 20 zugeführt. Hier wird das Coil C über eine vorbestimmte Dauer gehalten, wobei die aus der ersten
Ofenkammer 10 ausströmenden Rauchgase der Ringstrahlbrenner 3 - in der ersten Ofenkammer 10 wird bereits ein weiteres Coil C erwärmt - die notwendige Temperatur hierfür bereitstellen. Während der Haltezeit sinkt die Temperatur der stirnseitigen Coiloberflache von einem Maximalwert von beispielsweise ca. 200°C ab, während sich der in axialer Richtung gesehen innere Bereich des Coils C soweit erwärmt, bis über die gesamte axiale Länge des Coils C die gewünschte Temperatur von beispielsweise 90 bis 110°C eingestellt ist und das Coil C somit eine geeignete Temperatur für weitere
Verarbeitungsschritte aufweist.
LO/LO 100092WO . Dezember 2011 Es versteht sich, dass angegebene Parameterwerte, wie
beispielsweise Temperaturen, rein beispielhaft zu verstehen sind .
LO/LO 100092WO . Dezember 2011

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Anwärmen von Coils (C, C ) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Stirnseite des Coils (C, C ) auf die Flammenscheibe wenigstens eines Ringstrahlbrenners (3) derart
ausgerichtet wird, dass das Coil (C, C') annähernd ausschließlich über Wärmestrahlung der Flammescheibe (3*) des Ringstrahlbrenners (3) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Durchmesser der Flammenscheibe (3*) an den
Durchmesser der Stirnseite des Coils (C, C ) angepasst ist .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Coils (C, C) auf die Flammenscheibe (3*) jeweils wenigstens eines Ringstrahlbrenners (3) ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Coil (C, C) während der Erwärmung relativ zur
Flammenscheibe (3*) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Coil (C, C) in Rotation versetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Coil (C, C) in einer ersten Ofenkammer (10) durch Ausrichten einer Stirnseite des Coils (C, C) auf die Flammenscheibe (3*) des wenigstens einen
Ringstrahlbrenners (3) erwärmt wird und anschließend in einer als Halteofen (10) fungierenden zweiten Ofenkammer (20) über eine Haltezeit warm gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Rauchgase des wenigstens einen Ringstrahlbrenners (3) aus der ersten Ofenkammer (10) in die zweite Ofenkammer (20) zwecks Warmhaltung des in der ersten Ofenkammer (10) erwärmten Coils (C, C) eingeleitet werden.
Ofenanlage zur Wärmebehandlung von Coils (C, C) mit einer ersten Ofenkammer (10),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in der ersten Ofenkammer (10) wenigstens ein
Ringstrahlbrenner (3) derart angeordnet ist, dass das Coil (C, C') in der ersten Ofenkammer (10) mit einer Stirnseite auf die Flammenscheibe (3*) des wenigstens einen Ringstrahlbrenners (3) ausrichtbar ist, so dass das Coil (C, C) annähernd ausschließlich über Wärmestrahlung erwärmbar ist.
Ofenanlage nach Anspruch8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Ofenanlage neben der ersten Ofenkammer (10) eine zweite Ofenkammer (20) zum Warmhalten des in der ersten Ofenkammer (10) erwärmten Coils (C, C) umfasst, wobei die erste und die zweite Ofenkammer (10, 20) über eine Rauchgasleitung miteinander verbunden sind, so dass die Rauchgase des wenigstens einen Ringstrahlbrenners (3) in die zweite Ofenkammer (20) einleitbar sind.
10. Ofenanlage nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine gemeinsame Beschickungseinheit der ersten und der zweiten Ofenkammer vorgesehen ist.
11. Ofenanlage nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Beschickungsanlage derart ausgebildet ist, dass die Beschickung der Ofenkammern (10, 20) von unten erfolgt.
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