AT409187B - Verfahren zur überprüfung der gasdichtheit des glühraumes eines ofens - Google Patents

Description

AT 409 187 B

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes eines Ofens zur Wärmebehandlung von metallischem Glühgut unter Schutzgas, wobei der innerhalb eines Ofenraumes gasdicht abgeschlossene Glühraum mit einem Schutzgas unter einem Überdruck gegenüber dem Ofenraum beaufschlagt wird.

Um Sauerstoffreaktionen zu vermeiden, wird die Wärmebehandlung metallischen Glühgutes unter einer Schutzgasatmosphäre aus Wasserstoff, Stickstoff oder einem Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff durchgeführt. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise zum Blankglühen von Metallbändern bekannt, Turmöfen vorzusehen, deren Ofenraum eine Muffel durchsetzt. Diese Muffelöfen haben den Vorteil, daß der Ofenraum mit Hilfe von Gasbrennern beheizt werden kann, ohne daß die Rauchgase die Schutzgasatmosphäre im Muffelinneren beeinträchtigen können. Der üblicherweise in der Muffel aufgebaute Überdruck des Schutzgases, der eine Verunreinigung des Schutzgases von außen verhindern soll, führt allerdings bei einem Leckwerden der Muffel zu einem Austritt des Schutzgases, das bei einem Wasserstoffanteil größer als 5 % brennbar ist und daher bei einem Austritt aus der Muffel ein Gefahrenpotential darstellt. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich beim Auftreten von undichten Stellen bei Haubenöfen, die zur Wärmebehandlung des metallischen Glühgutes eine von außen beheizte Schutzhaube aufweisen, wobei die Schutzhaube mit Schutzgas unter Überdruck gegenüber dem die Schutzhaube umschließenden Ofenraum gefüllt wird. Überall dort, wo zur Wärmebehandlung eines metallischen Glühgutes ein eine Schutzgasatmosphäre aufweisender Glühraum innerhalb eines Ofenraumes angeordnet ist, sollte die Gasdichtheit des Glühraumes für einen ordnungsgemäßen Ofenbetrieb sichergestellt sein.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes eines Ofens zur Wärmebehandlung von metallischem Glühgut unter Schutzgas unter der Bedingung zu schaffen, daß eine einfache Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes möglich wird, ohne den Ofenbetrieb wesentlich zu stören.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Überdruck im Glühraum durch ein Absenken des Schutzgasdruckes und/oder eine Druckerhöhung im Ofenraum zu einem Unterdrück abgebaut und das Schutzgas des Glühraumes hinsichtlich allfälliger Veränderungen des Sauerstoffgehaltes bzw. des Partialdruckes des Sauerstoffes überwacht wird.

Ist die Gasdichtheit des Glühraumes gegenüber dem Ofenraum durch undichte Stellen beeinträchtigt, so dringt aufgrund der zur Überprüfung der Gasdichtheit umgekehrten Druckverhältnisse Luft- bzw. Rauchgas aus dem Ofenraum durch die undichten Stellen in den Glühraum ein. Unabhängig davon, ob der mitgeführte gebundene oder freie Sauerstoff mit dem Schutzgas reagiert, kann die Veränderung des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Partialdruckes des Sauerstoffes über geeignete Analyseeinrichtungen mit einer vergleichsweise großen Empfindlichkeit erfaßt werden, so daß über die sich allenfalls ergebenden Änderungen des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Sauerstoffpartialdruckes im Glühraum die Gasdichtheit des Glühraumes mit einer ausreichenden Genauigkeit überprüft werden kann. Dazu ist lediglich ein Absenken des Schutzgasdruckes relativ zum Druck im Ofenraum erforderlich, was durch ein Absenken des Schutzgasdruckes und/oder eine Erhöhung des Druckes im Ofenraum erreicht werden kann. Da dieser Abbau des Überdruckes des Schutzgases zum Sicherstellen eines Unterdruckes gegenüber dem Ofenraum mit einem vergleichsweise geringen Aufwand und kurzfristig vorgenommen werden kann, wird der Ofenbetrieb durch diese Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes kaum beeinträchtigt, zumal die Veränderungen des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Sauerstoffpartialdruckes mit Hilfe wenigstens einer Lambda-Sonde einfach und genau ermittelt werden können. Damit werden vorteilhafte Voraussetzungen geschaffen, beim Auftreten von Undichtheiten durch eine regelmäßig wiederholte Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes zeitgerecht eingreifen zu können.

Um beim Auftreten von Leckstellen einen für die Messung der Veränderung des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Sauerstoffpartialdruckes im Glühraum ausreichenden Sauerstoffeintrag durch die Leckstellen zu gewährleisten, ist für ein entsprechendes Druckgefälle zwischen dem Ofenraum und dem Glühraum zu sorgen, Wird für einen Unterdrück des Schutzgases im Glühraum gegenüber dem Druck im Ofenraum von wenigstens 3 mbar, vorzugsweise von wenigstens 5 mbar, gesorgt, so kann die Veränderung des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases beim Auftreten von Leckstellen mit ausreichender Sicherheit erfaßt werden. 2

Claims (3)

1. AT 409 187 B Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes eines Ofens zur Wärmebehandlung von metallischem Glühgut am Beispiel eines Turmofens näher erläutert, der in einem schematischen Längsschnitt gezeigt ist. Der dargestellte Turmofen zur Wärmebehandlung von Metallbändern weist ein Gestell 1 auf, das ein Gehäuse 2 mit einer feuerfesten Auskleidung 3 trägt, in das eine Muffel 4 eingesetzt ist. Der untere Abschluß der Muffel 4 erfolgt über einen Stopfen 5 in herkömmlicher Weise, wobei zur gasdichten Verbindung zwischen Muffel 4 und Stopfen 5 eine Flüssigkeitsdichtung 6 in Form eines den Stopfen 7 umschließenden Ringraumes vorgesehen ist, der mit einer Dichtflüssigkeit, z. B. öl, gefüllt ist und in den das untere Ende der Muffel 4 ragt. Der obere Abschluß der von oben in das Gehäuse 2 ersetzbaren Muffel 4 erfolgt über einen Stopfen 7. Zur Beheizung der Muffel 4 dienen übliche Gasbrenner 8, mit deren Hilfe der Ringraum 9 zwischen der Muffel 4 und der feuerfesten Auskleidung 3 des Gehäuses 2 beheizt wird. Die entstehenden Rauchgase werden aus dem Ringraum 9 über eine Abgasleitung 10 abgeführt. Die Muffel 4 wird mit einem Schutzgas beaufschlagt, das Wasserstoffkonzentrationen bis zu 100 % aufweisen kann. Über nicht dargestellte Gebläse wird in dem durch die Muffel 4 umschlossenen Glühraum 11 ein geringer Überdruck aufgebaut, der eine Abdichtung gegenüber von außen eindringenden Gase sicherstellt. Um aufgrund dieses Überdrucks das Austreten des Schutzgases aus dem Glühraum 11 in den Ofenraum 9 zu vermeiden, muß die Gasdichtheit der Muffel 4 gewährleistet werden. Dies ist nur über eine regelmäßige Überwachung der Gasdichtheit der Muffel 4 sicherzustellen. Zu diesem Zweck wird der Überdruck des Schutzgases im Glühraum 11 durch einen entsprechenden Steuerschieber oder eine Steuerklappe auf einen Druck unterhalb des Druckes im Ofenraum 9 abgesenkt, so daß beim Auftreten von undichten Stellen in der Muffel 4 Rauchgas aus dem Ofenraum 9 durch die Leckstellen in den Glühraum 11 eindringt. Werden die Gasbrenner 8 beispielsweise mit Erdgas betrieben, so findet sich in den Rauchgasen ca. 10 % Kohlendioxid, ca. 20 % Wasserdampf und ca. 2 % freier Sauerstoff, der mit dem Wasserstoff zu Wasserdampf verbrennt. Der mit dem Rauchgas in den Glühraum 11 eindringende, gebundene und ungebundene Sauerstoff kann über wenigstens eine Lambda-Sonde 12 ermittelt werden, so daß die Veränderung des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. der Partialdruck des Sauerstoffes zur Überwachung der Gasdichtheit des Glühraumes 11 ausgenützt werden kann. Ändert sich das zum Ablesen der Gasdichtheit des Glühraumes 11 auf einer Anzeige 13 ausgewertete Ausgangssignal der Lambda-Sonde 12 beim Absenken des Schutzgasdruckes im Glühraum 11 nicht, so kann von der Dichtheit des Glühraumes 11 ausgegangen werden. Bei einer Änderung des Ausgangssignales der Lambda-Sonde 12 ist aufgrund des Anstieges des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Partialdruckes des Sauerstoffes die Dichtheit der Muffel 4 nicht mehr gewährleistet. Die Lambda-Sonde 12 wird vorzugsweise im Bereich des an den Turmofen oben anschließenden Kühlers eingesetzt. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist selbstverständlich nicht auf den dargestellten Turmofen beschränkt. So ist es beispielsweise nicht nötig, die Muffel 4 über Gasbrenner zu beheizen. Es könnte hiefür auch eine elektrische Heizung eingesetzt werden. In diesem Fall wird zum Aufbau eines entsprechenden Überdruckes im Ofenraum Druckluft in den Ofenraum eingeblasen werden, um ein für die Überprüfung der Dichtheit des Glühraumes erforderliches Druckgefälle von 5 mbar vom Ofenraum zum Glühraum zu erreichen. Bei gasbeheizten Haubenöfen empfiehlt sich eine Dichtheitsprüfung vor dem Abziehen der Ofenhaube von der Schutzhaube. Der Glühraumdruck unter der Schutzhaube beträgt üblicherweise 10 mbar. Dieser Schutzgasdruck wird auf 3 mbar abgesenkt, um bei einem üblichen Druck in der Ofenhaube von 8 mbar ein entsprechendes Druckgefälle zwischen dem Ofenraum und dem Glühraum zu erhalten. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Überprüfung der Gasdichtheit des Glühraumes eines Ofens zur Wärmebehandlung von metallischem Glühgut unter Schutzgas, wobei der innerhalb eines Ofenraumes gasdicht abgeschlossene Glühraum mit einem Schutzgas unter einem Überdruck gegenüber dem Ofenraum beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck im Glühraum durch ein Absenken des Schutzgasdruckes und/oder eine Druckerhöhung im 3 AT 409 187 B Ofenraum zu einem Unterdrück abgebaut und das Schutzgas des Glühraumes hinsichtlich allfälliger Veränderungen des Sauerstoffgehaltes bzw. des Partialdruckes des Sauerstoffes überwacht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Veränderungen des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Partialdruckes des Sauerstoffes mit Hilfe wenigstens einer Lambda-Sonde bestimmt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Sauerstoffgehaltes des Schutzgases bzw. des Sauerstoffpartialdruckes bei einem Unterdrück des Schutzgases im Glühraum von wenigstens 3 mbar, vorzugsweise von wenigstens 5 mbar, gegenüber dem Druck im Ofenraum ermittelt wird. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 4