AT401529B - Durchlaufwärmebehandlungsanlage mit spezieller schutzgasabsaugung - Google Patents

Description

AT 401 529 B

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufwärmebehandlungsanlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Werkstücken, deren Innenraum zur Aufrechterhaltung einer Gasatmosphäre mit einer oder mehreren Gaszuleitungen verbunden ist und die einen nicht gasdichten Einlaß und/oder Auslaß besitzt, wobei an Einlaß und/oder Auslaß eine Abzugshaube für ausströmendes Atmosphärengas angeordnet ist.

Es ist bekannt, daß bei Durchlauföfen, z.B. zu Wärmebehandlungen wie Aufkohlen, Sintern, Glühen, Brennen, ein Schutzgas (z.B. N2) oder ein Reaktionsgas (z.B. H2, CO, Methanolspaltgas und Mischungen davon gegebenenfalls mit Stickstoffzusatz) eingespeist wird. Dabei wird nicht nur soviel Gas zugeführt, daß im Innern einer solchen Anlage gerade die gewünschte Atmosphäre entsteht, sondern soviel, daß auch das Eindringen von Luft in solche Anlagen vermieden wird. Es fließt also fortwährend Schutzgas wieder aus derartigen Anlagen ab, wobei dies zum Hauptteil am Ofenein- und -auslaß erfolgt. Dort müssen diese Gase aufgefangen und abgeführt werden, da es sich dabei meist um giftige, heiße und brennbare Gase handelt. Bekanntermaßen sind zur Abführung dieser ausfließenden Gase am Ofenein- und -ausgang Abzugshauben angebracht über die, zum Teil mit Ventilatorunterstützung, diese Gase abgeleitet bzw. abgesaugt werden. Diese Abzugshauben sind bei bekannten Wärmebehandlungsanlagen unmittelbar mit der Wärmebehandlungsanlage verbunden oder direkt im Anschluß daran angeordnet und umfassen den Anlageneinlaß bzw. den Anlagenauslaß mehr oder weniger (siehe beispielsweise US-PS 4,139,375).

Durch die Kaminwirkung oder die Ventilatoren der Abzüge wird im Bereich von Ofeneinlaß und/oder -auslaß eine Zone mit Unterdrück erzeugt. Diese Unterdruckzone fängt u.U. nicht nur aus dem Ofen austretendes Schutzgas ab, sondern bewirkt auch eine zusätzliche Absaugung von Schutzgas aus dem Ofen und auch weitere unkontrollierte Gasströmungen im Bereich der Ofenöffnungen. Es ergibt sich beispielweise häufig eine Gasströmung derart, daß Schutzgas überwiegend im hoher liegenden Bereich der Anlagenöffnungen abgesaugt wird, während im Bodenbereich derselben Öffnungen eine von außen nach innen gerichtete Strömung mit Luftanteilen auftritt. Solche Strömungsverhälnisse und das damit einhergehende Eindringen von Luft in die Wärmebehandlungsanlage müssen vermieden werden.

Des weiteren können durch die besagte Absaugung auch insofern Undefinierte Verhältnisse entstehen, als über einen Zeitverlauf unterschiedliche Mengen von Schutzgas abgeführt werden, z.B. durch in den Absauganlagen vorhandene,sich mit der Zeit zusetzende Filter oder unterschiedliche Kaminwirkung aufgrund variierender Witterung. Dies kann in den Anlagen im Betriebsverlauf zu vollkommen unterschiedlichen Strömungsverhältnissen führen. Grundsätzlich sind die Absaugmengen von Gasatmosphäre an den Anla-geneinlässen und -auslässen bei den geschilderten konventionellen Absaugungen also nicht genau bestimmbar und ergeben eine Undefiniertheit in den durchzuführenden Wärmebehandlungen.

Eine Variante zur Ausbildung einer sauerstoffreien Ofenatmosphäre und hiebei insbesondere die Beeinflußung der gesamten Ofengasströmung auf der Basis einer speziellen Gasabsaugung ist ferner aus der EP 0 075 438 bekannt. In dieser Schrift wird ein Verfahren zum Betrieb eines länglichen, kontinuierlichen Wärmebehandlungsofens beschrieben, bei dem im Ofen eine zum Ofeneintritt gerichtete Gasströmung unter Vermeidung von Luftzutritt ausgebildet wird, wobei hiezu der Ofen ausgangsseitig mit abdichtenden Vorhängen und einer zusätzlichen Gaszuleitung versehen ist und eintrittsseitig - unmittelbar oberhalb der Eintrittsöffnung - sich eine Abzugshaube befindet. Hier wird also durch eine besondere Abdichtung des Ofenaustritts und die Gasabsaugung am Ofeneintritt eine gewünschte Ofengasströmung erzeugt und somit gleichzeitig sparsam eine hochreine Ofenatmoshäre erzielt.

Ferner ist aus der EP 0 127 333 ein weiteres Verfahren für eine sparsame Atsmosphärenausbildung in einer Wärmebehandlungsanlage bekannt, nämlich ein Verfahren bei dem zur Reduzierung des notwendigen Gasbedarfs für eine Reinatmosphäre in einer Ofenkammer lediglich dieser Ofenkammer selbst Reingas zugeführt wird, jedoch im Zulauf- und gegebenenfalls auch im Ablaufbereich zur bzw. von der Ofenkammer im Kopfbereich eine Zuleitung von unreinem, nämlich freien Sauerstoff enthaltendem, Gas erfolgt. Eine spezifische Absaugung ausströmender Gase ist in dieser Schrift nicht angesprochen.

Im Stand der Technik sind also eine Reihe von Vorschlägen zur sparsamen Erzeugung hochreiner und insbesondere sauerstoffreier Ofenatmosphäre gemacht, wobei diese mit unterschiedlichen Mitteln und unterschiedlichen Lösungsansätzen arbeiten.

Speziell die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Schutzgasabsaugung bei kontinuierlichen Wärmebehandlungsanlagen so zu gestalten, daß möglichst geringe oder nahezu keine Rückwirkungen auf die Atmosphäre und die Gasströmung im Ofen entstehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei den betreffenden Wärmebehandlungsanlagen die Abzugshauben nicht unmittelbar gekoppelt an Einlaß und/oder Auslaß vorgesehen werden sondern diese mit einem Abstand oberhalb von Einlaß und Auslaß angeordnet sind und zwar derart, daß eine Entkoppelung der Gasströmungsverhältnisse an und in den Abzugshauben von der Gasströmung im Anlageninnenraum das Ergebnis ist. 2

Claims (3)

1. AT 401 529 B Durch diese Maßnahme wird der nicht definierte Abzug von Atmosphärengas aus einer Wärmebehandlungsanlage vermieden, wodurch unter Umständen - bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen - sich der gesamte Ofendruck erhöht (Größenordnung 0.01 mbar bei Ofendrücken um ca. 0.05 - 0.1 mbar).Prinzipiell werden die Gasströmungen in einer Wärmebehandlungsanlage durch dieses Abzugsprinzip nicht mehr beeinflußt und die Strömungen bilden sich allein aufgrund der Zuleitungsmenge zur Anlage und den Querschnitten der Ofenöffnungen sowie thermischen Phänomenen (Thermik) aus, falls nicht durch weitere Maßnahmen gezielt Einfluß auf die Atmosphärenströmung genommen wird. Insgesamt werden mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag stabilere, definiertere und konstantere Verhältnisse als bei den konventionellen Wärmebehandlungsanlagen erreicht. Nicht faßbare spontane Beeinflussungen, wie sie sich beispielsweise durch sich zusetzende Filter in der Abzugseinrichtung ergeben können, wirken sich nicht mehr aus. Im Ergebnis erhält man im Regelfall zudem eine Verringerung der benötigten Schutzgasmenge, da es nicht mehr zum Abziehen von Schutzgas aus der Wärmebehandlungsanlage kommen kann. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Abzugshaube oberhalb von Einlaß und/oder Auslaß mit einem Abstand von 0,05 bis 0.5 m, vorzugsweise 0.1 bis 0.25 m, und mit diesen etwas überlappend angeordnet. Mit diesen Maßgaben wird die erfindungsgemäßen Zielsetzung besonders ausgeprägt erreicht. Anhand der schematischen Zeichnung wird der erfindungsgemäße Vorschlag im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Die Fig.zeigt eine Durchlaufwärmebehandlungsanlage, genauer ausgedrückt, eine Banddurchlaufanlage mit einem Innenraum 12. Ein Förderband 1 wird mittels Rollen 2,3 durch einen, den Innenraum 12 umhüllenden Tunnel 4 gezogen. Der Tunnel 4 kann in eine Aufheizzone 5, eine Heizzone 6 mit Heizelementen 8 und in eine Abkühlzone 7 eingeteilt werden. Die Bewegungsrichtung des Förderbandes 1 ist durch den Pfeil auf der Rolle 2 gekennzeichnet. Der Tunnelanfang und sein Ende bilden den Einlaß 10 und den Auslaß 11 der Anlage. Einlaß und Auslaß sind nicht mit gasdichten Verschlüssen versehen, sondern lediglich mit vorhangartigen, die Anlage nur teilweise abdichtende Verschlußlappen ausgestattet, die ein kontinuierliches Ein- bzw. Auslaufen von zu behandelnden Gegenständen ermöglichen. Eine Schutzgaszufuhrleitung 9 ist benachbart zur Heizzone 6 im Anlageninnenraum 12 endend angeordnet. Schließlich sind Abzugshauben 14,15 oberhalb von Anlageneinlaß 10 und Anlagenauslaß 11 angeordnet, wobei zwischen dem Tunnel 4 der Anlage und den Hauben 14,15 keinerlei gasleitende oder -lenkende Installationen oder Halteeinrichtungen angeordnet sind, die die unterhalb der Absaughauben entstehenden Unterdruckzonen in ihrer Wirkung auf die Gasatmosphäre im Anlageninnern unterstützen könnten. Vielmehr wird bei zu großer "Absaugkraft" Gas aus der Umgebung der Absaughaube, also Luft, angesaugt, da ja Haube und Ofentunnel räumlich und eben gasströmungsmäßig getrennt sind. Wird beispielsweise die gezeigte Anlage über die Zuleitung 9 mit Wasserstoffatmosphäre versorgt, so wird mit der hier vorhandenen Absauganlage nur gerade die Schutzgasmenge abgeführt, die aus der Anlage ohnehin austritt und die zur Durchführung der jeweiligen Wärmebehandlung unter Einbeziehung der jeweiligen Verhältnisse bestimmt worden ist. Es kann nicht aufgrund sich zusetzender Filter, unterschiedlicher Kaminwirkung und ähnlichem zum Abziehen von zuviel Atmosphärengas oder anderen abzugsbedingten Einflüssen auf die Behandlungsatmosphäre in der Anlage kommen. Die im gezeigten Beispiel sich ausbildende, im wesentlichen zweigeteilte Schutzgasströmung in der Wärmebehandlungsanlage - Strömung von der Anlagenmitte zu den Anlagenenden - ist hinsichtlich ihrer Stärke im wesentlichen bestimmt durch die Menge an über die Zuleitung 9 zugeführtem Schutzgas. Dieses Strömungsbild kann bei Bedarf z.B. durch gerichtete Zuleitung von Schutzgas beeinflußt werden - es ist jedoch nicht mehr durch die Absaugung des austretenden Schutzgases beeinflußt. Patentansprüche 1. Durchlaufwärmebehandlungsanlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Werkstücken, deren Innenraum zur Aufrechterhaltung einer Gasatmosphäre mit einer oder mehreren Gaszuleitungen verbunden ist und die einen nicht gasdichten Einlaß und/oder Auslaß besitzt, wobei an Einlaß und/oder Auslaß eine Abzugshaube für ausströmendes Atmosphärengas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugshaube(n) (14,15) mit einem Abstand oberhalb von Einlaß und/oder Auslaß angeordnet sind und zwar derart, daß eine Entkoppelung der Gasströmungsverhältnisse an und in den Abzugshauben von der Gasströmung im Anlageninnenraum (12) das Ergebnis ist.
2. 2. Durchlaufwärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugshaube(n) oberhalb vom Einlaß und/oder Auslaß mit einem 3 AT 401 529 B Abstand von 0.05 bis 0.5 m, vorzugsweise 0.1 bis 0.25 m, angeordnet sind.
3. 3. Durchlaufwärmebehandlungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugshaube(n) oberhalb von Einlaß und/oder Auslaß und teilweise überlappend mit diesen angeordnet sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4