WO2014176620A2 - Verfahren und vorrichtung zum wärmebehandeln von langprodukten - Google Patents

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long
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means

Definitions

  • the invention relates to a method for heat treating long products, especially long metal products such as wires, sheets or the like made of steel, wherein the long product is passed through an oven with at least one heater for heating an atmosphere and an inlet and an outlet, wherein the long product through the Inlet can be inserted into the oven and run through the outlet of this and is heated with the heated atmosphere, the guided through the oven long product.
  • the invention relates to a device for heat treating
  • Long products in particular metallic long products such as wires, sheets or the like made of steel, comprising at least one furnace with at least one
  • Heating means for heating an atmosphere and an inlet and an outlet, along which the long product can be introduced into and out of the furnace, wherein with the heated atmosphere through the furnace, the long product is heated.
  • Flat products made of steel are often used in a process chain heat treatment steps as intermediate steps or final steps.
  • metallic wires provided with a layer of copper and zinc are heat treated in diffusion ovens to achieve conversion of the layer of copper and zinc to brass.
  • a stress relief annealing at temperatures of up to 800 ° C take place.
  • the process step of stress relief annealing taken alone in itself, represents a necessary intermediate step for producing a semifinished product
  • Martensite formation in turn, can lead to wire breaks due to a hard and brittle microstructure of the martensite.
  • heat recovery is difficult to control, especially with regard to a temperature range.
  • such a method is mainly suitable for stress relief annealing, but little for near-surface diffusion because the heat in the wire flows from the inside to the outside.
  • Another method is the so-called fluidized-bed process.
  • This process is characterized by a good heat transfer, however, the media used, such as salt or sand, have a corrosive and / or abrasive action.
  • an abrasive portion on the surface of the drawn wire also affects the devices used and their components, for. As drawing dies, extremely disadvantageous.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned, with the heat treatment processes of long products, especially steel wires, in the continuous process can be carried out effectively and with high quality.
  • Another object of the invention is to provide a device suitable for this purpose.
  • the procedural object of the invention is achieved if, in a method of the type mentioned, the atmosphere in the furnace is guided under lateral flow of the guided through the furnace long product in a cycle.
  • desired temperature range can be achieved over a short distance, and the furnace used can have a short length. This in turn implies that only a small volume of the furnace is to be heated. In addition, because the atmosphere is circulated, energy consumption is minimized. The lateral flow of the continuously guided long product also leads to long products to be treated with high quality. Overall, this results in an economically effective process, which also leads to a high quality of the treated long product.
  • Leitsch can be a targeted direction of flow of the atmosphere to the long product.
  • baffles are used as a guide for the lateral flow of the long product to direct the atmosphere as possible in the circulation and at the same time lateral flow of the long product.
  • the long product is flowed laterally with a large number of conductive agents above and below the long product guided through the furnace. It is expedient here for the long product to be flown in from above and below, in particular alternately at an angle of 45 ° to 135 °, preferably approximately perpendicularly.
  • provision can be made, in particular, for the atmosphere to be guided around the long product in a meandering loop. This makes it possible in a simple manner, in particular when baffles are provided as a guide means to achieve a desired lateral flow of the long product guided in a small space. Simultaneously, the
  • Meander-shaped loop to be integrated into the circuit or constitute a part thereof.
  • Long product can be made in one or more areas of the furnace, can be provided with advantage that the flow of the long product with above and below a transport path of the long product arranged adjusting means, in particular valves, is regulated.
  • the atmosphere is heated in a preheating to a first temperature and in a subsequent heating zone to a second temperature.
  • a targeted temperature setting for the purpose of loading the long product is possible. More importantly, this also means that part of the atmosphere between the preheating zone and the subsequent one
  • the discharged part of the atmosphere is then fed into a post-treatment unit following the oven.
  • the long product can be maintained in the post-treatment unit with the discharged part of the atmosphere in a predetermined temperature range.
  • Temperature range in the aftertreatment unit is then set essentially by heating in the preheating zone, which completely passes through the atmosphere.
  • the discharged part, with the temperature set in the preheating zone, is then fed to the aftertreatment unit.
  • the remaining part of the atmosphere is heated in the subsequent heating zone to a second temperature and then to the lateral flow or fed through the furnace
  • an amount of the discharged part of the atmosphere with a between the preheating zone and the subsequent heating zone arranged adjusting means is adjusted. This can be a ratio of the proportions of the furnace through the one hand and the
  • Atmosphere at the end of its own cycle is merged with a circulated in the furnace along the circuit part of the atmosphere.
  • the two sub-streams then in turn go to the preheating zone, after which, after heating to the first temperature again a splitting into partial streams for the first and the second, own cycle takes place.
  • a method according to the invention can be operated in countercurrent.
  • the atmosphere in the region of the long product is guided in the same direction as the long product. This results in a favorable temperature management, because the long product in the inlet is still at low temperature, but there the atmosphere has the highest temperature. This allows rapid heating of the long product.
  • the process is usually carried out so that the long product is continuously passed through the furnace.
  • the further object of the invention is achieved if, in a device of the type mentioned, the atmosphere in the furnace under lateral flow of the guided through the furnace long product in a cycle is feasible.
  • lateral flow in the oven this builds short and thus has a low volume. This in turn means that only a small volume with the atmosphere is kept at temperature. An energy expenditure is therefore minimized.
  • conducting means are provided with which the atmosphere can be guided to the long product. This can be achieved in a simple manner a desired lateral flow of the long product.
  • baffles are used as a guide for the lateral flow of the
  • the atmosphere can be particularly effective and in particular fluidically matched to the long product to be treated in the cycle.
  • the guide means are preferably oriented so that an angle of attack for the long product is 45 ° to 135 °, preferably about 90 °.
  • the transport path adjusting means for regulating the flow of the long product may be provided to vary the area around the elongated product around atmosphere gradually. It is particularly expedient that a preheating zone is provided for heating the atmosphere to a first temperature and a subsequent heating zone for heating the atmosphere to a second, higher temperature.
  • a preheating zone is provided for heating the atmosphere to a first temperature and a subsequent heating zone for heating the atmosphere to a second, higher temperature.
  • at least one heating device can be arranged in the preheating zone and in the heating zone.
  • Preheating and the heating zone to be arranged at least one adjusting means with which a part of the recirculated atmosphere is branched off, and a separate circuit is provided, in which the branched part of the atmosphere is feasible. This makes it possible to establish a second cycle, for example, for a
  • Aftertreatment unit in particular for acrisarmglühen be provided can.
  • the entire atmosphere can then be brought to a first temperature in the preheating zone.
  • This first temperature is decisive for the discharged part, which is led into the after-treatment unit.
  • the remaining part of the atmosphere passes through a second heater and is brought to a second, higher temperature, which is required in the furnace for lateral flow of the long product. Accordingly, can connect to the oven, a post-treatment unit and the discharged part of the atmosphere in a separate circuit through the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention in FIG.
  • Fig. 2 is a perspective view of a device according to FIG. 1.
  • Example 1
  • the device 1 comprises a furnace 2 and a post-treatment unit 13 arranged downstream of the furnace 2.
  • the oven 2 has an inlet 5 and an outlet 6. Through the inlet 5, which is provided with a plurality of flaps, a long product L along a transport path 9 can be introduced.
  • the long product L is usually a wire, in particular a metallic wire such as a steel wire.
  • other long products L such as rods, sheets or strips, in particular those made of a metallic material such as steel, can be guided along the transport path 9 or treated in the furnace 2.
  • the furnace 2 has the mentioned outlet 6, in the region of which the long product L, which is generally guided continuously through the furnace 2, is extended out of this again.
  • a plurality of movable in the direction of the transport path 9 flaps are provided, which on the one hand the Oven 2 in the region of the inlet 5 and the outlet 6 close largely gas-tight, on the other hand, but also allow a first retraction of the long product L with a slightly voluminous Einziehvorraum when the furnace 2 is initially charged with the long product L. If several parallel-guided long products L are provided, they are guided at a distance from one another through the furnace 2.
  • a circuit K1 is provided inside the furnace 2, in which an atmosphere 4 is circulated.
  • a fan 15 is provided, which sucks the atmosphere 4 and in an upper region of the circuit K1 initially to a heater 3 of a preheating zone 11 and subsequently promotes a heating zone 12.
  • the atmosphere 4 is preheated to a first temperature. As will be explained later, only part of the atmosphere 4 becomes one
  • the guide means 7 form a meandering loop 8, as can be seen in Fig. 1.
  • the guide means 7 can be formed in particular from baffles 71, 72, 73. In principle, it would be possible for the middle baffles 72, 73 between outer baffles 71 to be deleted without replacement, however, it has proved expedient to provide a plurality of intermediate baffles in order to achieve homogeneous flow of the long product L through the atmosphere 4.
  • the circuit K1 is widened and two intermediate baffles are provided.
  • an intermediate baffle is sufficient in each case to achieve a desired homogeneous flow of the
  • baffles 71, 72, 73 are arranged such that substantially an approximately perpendicular flow of the long product L through the
  • Atmosphere 4 results.
  • the long product L can be brought to the desired temperature particularly quickly, because the heat transfer is very effective and thus the furnace 2 can be built very short.
  • the vertical angle shown in Fig. 1 is set. Deviations from this, in particular in the angular range of 45 ° to 135 °, are possible.
  • a plurality of adjusting means 10 are provided, with which a fine adjustment of the atmosphere 4 can be achieved in each sector.
  • these adjusting means 10 are movably mounted, so that a retraction of the long product L when starting the system is possible.
  • the fan 15 connects, which in turn returns the atmosphere 4 to the preheating zone.
  • This circuit K2 leads to the aftertreatment unit 13, where the preheated, set on a with the heater 3 of the preheating zone 1 1 to a first temperature
  • Atmosphere 4 for stress relief annealing of the long product L is used.
  • After-treatment unit 13 may, but not necessarily, have several sections, in each of which portions of the atmosphere 4 are performed. It is also conceivable that in the post-treatment unit 13 additional heating devices. 3
  • the circuit K2 is designed so that the guided into the region of the long product L in the aftertreatment unit 13 atmosphere 4 is returned to the fan 15, so that ultimately from the two recycled partial streams of the atmosphere 4 from the circuit K1 and the circuit K2 turn the completely circulated
  • Atmosphere 4 results.
  • a long product L is passed through the furnace 2.
  • This process may in particular be a heat treatment for the purpose of diffusion, for example aftertreatment of a brass layer on a steel wire.
  • the long product L is guided through the furnace 2 and passes through the meandering loop 8, wherein in several successive areas in each case a lateral flow of the long product L takes place with the atmosphere 4 brought to a second temperature by the heating device 3 of the heating zone 12.
  • the lateral flow results in an effective heat transfer, the long product L is heated like a wire from the outside.
  • the desired diffusion conversion can take place in a short way.
  • the long product L After passing through the outlet 6, the long product L is fed into the aftertreatment unit 13, wherein the atmosphere circulated in the second circuit K2 4 ensures that the long product L is annealed stress-relieved.
  • Aftertreatment unit 13 coupled to the preheating zone 11 and the
  • Heating zone 12 and the distribution of the mass flows through the actuating means 14, the furnace 2 together with the post-treatment unit 13 to achieve a high quality of heat-treated long products L can be operated energetically effective.
  • the procedure according to Example 1 but with multiple bands are used as long products L.
  • the bands are arranged vertically, so that there is an optimal stacking or space utilization in the furnace 2. Vertical positioning, unlike horizontal banding, minimizes slack.
  • An obliquely inclined arrangement of the bands is possible in order to promote a circulation of the atmosphere around the bands and thus a heating of the same.
  • the bands are spaced apart so that the atmosphere can pass between the long products L.
  • Example 1 the procedure according to Example 1, but with multiple bands are used as long products L.
  • the meandering loop 8 is rotated by 90 °, so that a flow does not take place as in Example 1 substantially perpendicularly from above and below, but from left and right.
  • long products L can be treated in this arrangement as mentioned in particular tapes, although possible applications of this arrangement are not limited to tapes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Langprodukten (L), insbesondere metallischen Langprodukten (L) wie Drähten, Blechen oder dergleichen aus Stahl, wobei das Langprodukt (L) durch einen Ofen (2) mit zumindest einer Heizeinrichtung (3) zum Erwärmen einer Atmosphäre (4) sowie einen Einlauf (5) und einen Auslauf (6) geführt wird, wobei das Langprodukt (L) durch den Einlauf (5) in den Ofen (2) einführbar und durch den Auslauf (6) aus diesem ausführbar ist und wobei mit der erwärmten Atmosphäre (4) das durch den Ofen (2) geführte Langprodukt (L) erwärmt wird. Um in wirtschaftlicher Weise effektiv eine Wärmebehandlung des Langproduktes (L) zu erreichen, wird gemäß der Erfindung die Atmosphäre (4) im Ofen (2) unter seitlicher Anströmung des durch den Ofen (2) geführten Langproduktes (L) in einem Kreislauf (K1) geführt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (1) zum Wärmebehandeln von Langprodukten (L).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Langprodukten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Langprodukten, insbesondere metallischen Langprodukten wie Drähten, Blechen oder dergleichen aus Stahl, wobei das Langprodukt durch einen Ofen mit zumindest einer Heizeinrichtung zum Erwärmen einer Atmosphäre sowie einen Einlauf und einen Auslauf geführt wird, wobei das Langprodukt durch den Einlauf in den Ofen einführbar und durch den Auslauf aus diesem ausführbar ist und wobei mit der erwärmten Atmosphäre das durch den Ofen geführte Langprodukt erwärmt wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von
Langprodukten, insbesondere metallischen Langprodukten wie Drähten, Blechen oder dergleichen aus Stahl, umfassend zumindest einen Ofen mit zumindest einer
Heizeinrichtung zum Erwärmen einer Atmosphäre sowie einen Einlauf und einen Auslauf, entlang welcher das Langprodukt in den Ofen einführbar und aus diesem ausführbar ist, wobei mit der erwärmten Atmosphäre durch den Ofen das Langprodukt erwärmbar ist.
Bei der Herstellung metallischer Langprodukte wie Drähte, Bleche oder andere
Flachprodukte aus Stahl werden häufig in einer Prozesskette Wärmebehandlungsschritte als Zwischenschritte oder Endschritte angewendet. Beispielsweise werden metallische Drähte, die mit einer Schicht aus Kupfer und Zink versehen sind, in Diffusionsöfen wärmebehandelt, um eine Umwandlung der Schicht aus Kupfer und Zink zu Messing zu erreichen. Im Anschluss kann in einer dem Diffusionsofen nachgeordneten Einheit zusätzlich ein Spannungsarmglühen bei Temperaturen von bis zu 800 °C erfolgen. Für viele Langprodukte stellt bereits der Verfahrensschritt des Spannungsarmglühens alleine für sich betrachtet einen erforderlichen Zwischenschritt dar, um ein Halbzeug
beispielsweise für einen nachfolgenden Umformvorgang mit geeigneten mechanischen Kennwerten auszubilden. Eine Wärmebehandlung von Stahldrähten zum Zwecke einer Diffusion in
oberflächennahen Bereichen und der Ausbildung geeigneter Oberflächenschichten sowie ein Spannungsarmglühen kann gemäß dem Stand der Technik auf unterschiedliche Arten erfolgen: Beim Widerstandserwärmen (sogenannte Joule-Erwärmung) wird ein elektrischer Kontakt mit dem Draht hergestellt, der in der Folge einen Widerstand darstellt. Anschließend wird der Draht mit Strom beaufschlagt, sodass sich der Draht erwärmt und Wärme von innen nach außen fließt. Dieses Verfahren weist jedoch mehrere Nachteile auf. Zum einen ist es erforderlich, den Draht elektrisch zu kontaktieren. An den Kontaktstellen kann es zu sogenanntem Kontaktfeuer kommen, das eine Martensitbildung begünstigt. Diese
Martensitbildung kann in der Folge wiederum aufgrund eines harten und spröden Gefüges des Martensits zu Drahtrissen führen. Zum anderen ist ein Wderstandserwärmen schwierig regelbar, vor allem bezüglich eines Temperaturbereiches. Schließlich ist ein derartiges Verfahren hauptsächlich zum Spannungsarmglühen geeignet, wenig jedoch für eine oberflächennahe Diffusion, weil die Wärme im Draht von innen nach außen fließt.
Möglich ist es auch, im kontinuierlichen Verfahren eine induktive Erwärmung eines Drahtes durch eine oder mehrere Spulen zu erreichen. Bei diesem Verfahren fließt die Wärme von einer Drahtoberfläche in das Innere des Drahtes. Ein Nachteil hierbei ist jedoch, dass der Draht für eine genaue Regelbarkeit der Temperatur stets im Zentrum einer Spule liegen muss. Ansonsten kann es zu Inhomogenitäten im Gefüge des Drahtes kommen. Sind mehrere Spulen nacheinander vorgesehen, was insbesondere bei kontinuierlichen Verfahren zur Erreichung einer erforderlichen Temperatur und damit einer Umwandlung der Regelfall ist, sind diese Probleme kaum bewältigbar.
Ein weiteres Verfahren stellt das sogenannte Fluidized-bed-Verfahren dar. Dieses Verfahren zeichnet sich durch einen guten Wärmeübergang aus, allerdings wirken die eingesetzten Medien wie Salz oder Sand korrosiv und/oder abrasiv. Insbesondere bei einem nachfolgenden Verfahrensschritt wie einem Ziehen eines Drahtes wirkt sich ein abrasiver Anteil an der Oberfläche des gezogenen Drahtes auch für die eingesetzten Vorrichtungen und deren Komponenten, z. B. Ziehsteine, äußerst nachteilig aus.
Schließlich ist es für das Spannungsarmglühen auch bekannt, Bleibäder oder Salzbäder einzusetzen. Derartige Bäder weisen jedoch neben einem möglichen Bleiverlust bei Bleibädern sowie einem sogenannten„Mitreißen" von Blei vor allem den Nachteil auf, dass Geschwindigkeiten für eine Durchführung eines Langproduktes beschränkt sind. Eine hohe Wirtschaftlichkeit kann somit nicht erreicht werden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem Wärmebehandlungsprozesse von Langprodukten, insbesondere Drähten aus Stahl, im kontinuierlichen Verfahren effektiv und mit hoher Qualität durchführbar sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine hierfür geeignete Vorrichtung anzugeben.
Die verfahrensmäßige Aufgabe der Erfindung wird gelöst, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Atmosphäre im Ofen unter seitlicher Anströmung des durch den Ofen geführten Langproduktes in einem Kreislauf geführt wird.
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren werden mehrere Vorteile realisiert. Durch die seitliche Anströmung des durch den Ofen geführten Langproduktes kann eine besonders effektive Erwärmung desselben erreicht werden. Da eine Erwärmung in einen
gewünschten Temperaturbereich auf einer kurzen Wegstrecke erreicht werden kann, kann auch der eingesetzte Ofen eine kurze Baulänge aufweisen. Daraus folgt wiederum, dass lediglich ein geringes Volumen des Ofens zu beheizen ist. Weil darüber hinaus die Atmosphäre in einem Kreislauf geführt wird, wird zudem ein Energieaufwand minimiert. Die seitliche Anströmung des kontinuierlich geführten Langproduktes führt darüber hinaus zu behandelnden Langprodukten mit hoher Qualität. Insgesamt ergibt sich somit ein wirtschaftlich effektives Verfahren, das zugleich zu einer hohen Güte des behandelten Langproduktes führt.
Um eine gerichtete seitliche Anströmung zu erreichen, kann die Atmosphäre mit
Leitmitteln auf das Langprodukt geführt werden. Durch die Leitmittel lässt sich eine Anströmrichtung der Atmosphäre zum Langprodukt hin gezielt einstellen.
Es kann vorgesehen sein, dass Leitbleche als Leitmittel zur seitlichen Anströmung des Langproduktes eingesetzt werden, um die Atmosphäre möglichst gerichtet im Kreislauf und unter gleichzeitiger seitlicher Anströmung des Langproduktes zu führen. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Langprodukt mit einer Vielzahl von Leitmitteln oberhalb und unterhalb des durch den Ofen geführten Langproduktes seitlich angeströmt wird. Zweckmäßig ist es dabei, dass das Langprodukt von oben und unten insbesondere abwechselnd in einem Winkel von 45° bis 135°, vorzugsweise etwa senkrecht, angeströmt wird. Im Bereich des kontinuierlichen Durchlaufs des Langproduktes kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Atmosphäre in einer mäanderförmigen Schlaufe um das Langprodukt geführt wird. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, insbesondere wenn Leitbleche als Leitmittel vorgesehen sind, auf geringem Raum eine gewünschte seitliche Anströmung des geführten Langproduktes zu erreichen. Simultan kann die
mäanderförmige Schlaufe in den Kreislauf eingebunden sein bzw. einen Teil desselben darstellen.
Um auch bei vorgegebenen Leitmitteln und somit grundsätzlich vorgegebener
Anströmrichtung noch eine Feinabstimmung der seitlichen Anströmung des
Langproduktes in einen oder mehreren Bereichen des Ofens vornehmen zu können, kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Anströmung des Langproduktes mit oberhalb und unterhalb eines Transportweges des Langproduktes angeordneten Stellmitteln, insbesondere Klappen, reguliert wird.
Mit besonderem Vorteil ist vorgesehen, dass die Atmosphäre in einer Vorwärmzone auf eine erste Temperatur und in einer nachfolgenden Erwärmungszone auf eine zweite Temperatur erwärmt wird. Dadurch ist eine gezielte Temperatureinstellung zum Zwecke der Beaufschlagung des Langproduktes möglich. Noch wichtiger ist, dass dadurch auch ein Teil der Atmosphäre zwischen der Vorwärmzone und der nachfolgenden
Erwärmungszone abgeführt und in einem eigenen Kreislauf geführt werden kann. Dies ermöglicht es, dem Ofen eine Nachbehandlungseinheit nachzuschalten, in welcher sich ein Teil des zweiten, eigenen Kreislaufes befindet. Der abgeführte Teil der Atmosphäre wird dann in eine an den Ofen anschließende Nachbehandlungseinheit geführt. Dabei kann das Langprodukt in der Nachbehandlungseinheit mit dem abgeführten Teil der Atmosphäre in einem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten werden. Der
Temperaturbereich in der Nachbehandlungseinheit wird dann im Wesentlichen durch eine Erwärmung in der Vorwärmzone eingestellt, welche die Atmosphäre komplett passiert. Der abgeführte Teil, mit der in der Vorwärmzone eingestellten Temperatur, wird dann in die Nachbehandlungseinheit geführt. Der verbleibende Teil der Atmosphäre wird in der nachfolgenden Erwärmungszone auf eine zweite Temperatur erwärmt und anschließend zur seitlichen Anströmung bzw. Beaufschlagung des durch den Ofen geführten
Langproduktes eingesetzt. Hierfür kann auch vorgesehen sein, dass eine Menge des abgeführten Teils der Atmosphäre mit einem zwischen der Vorwärmzone und der nachfolgenden Erwärmungszone angeordneten Stellmittel eingestellt wird. Damit lässt sich ein Verhältnis der Anteile der durch den Ofen einerseits und die
Nachbehandlungseinheit andererseits geführten Anteile der Atmosphäre genau einstellen. Sind zwei Kreisläufe vorgesehen, ist es bevorzugt, dass der abgeführte Teil der
Atmosphäre am Ende des eigenen Kreislaufes mit einem im Ofen entlang des Kreislaufes umgewälzten Teil der Atmosphäre zusammengeführt wird. Die beiden Teilströme gelangen dann wiederum zur Vorwärmzone, wonach nach Erwärmung auf die erste Temperatur wiederum eine Aufspaltung in Teilströme für den ersten bzw. den zweiten, eigenen Kreislauf erfolgt.
Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßes Verfahren im Gegenstrom betrieben werden. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Atmosphäre im Bereich des Langproduktes in der gleichen Richtung wie das Langprodukt geführt wird. Dadurch ergibt sich ein günstiges Temperaturmanagement, weil das Langprodukt im Bereich des Einlaufes noch auf niedriger Temperatur ist, dort aber die Atmosphäre die höchste Temperatur aufweist. Dies ermöglicht ein rasches Erwärmen des Langproduktes.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen wird das Verfahren üblicherweise so realisiert, dass das Langprodukt kontinuierlich durch den Ofen geführt wird.
Das weitere Ziel der Erfindung wird erreicht, wenn bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Atmosphäre im Ofen unter seitlicher Anströmung des durch den Ofen geführten Langproduktes in einem Kreislauf führbar ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass durch die
vorgesehene seitliche Anströmung im Ofen dieser kurz baut und somit ein geringes Volumen aufweist. Dies wiederum führt dazu, dass nur ein geringes Volumen mit der Atmosphäre auf Temperatur zu halten ist. Ein Energieaufwand ist daher minimiert. Im Übrigen ergibt sich durch die seitliche Anströmung des Langproduktes auch eine hohe Güte eines so behandelten Langproduktes. Bevorzugt sind Leitmittel vorgesehen, mit welchen die Atmosphäre auf das Langprodukt führbar ist. Damit lässt sich in einfacher Weise eine gewünschte seitliche Anströmung des Langproduktes erreichen. Zweckmäßigerweise sind Leitbleche als Leitmittel zur seitlichen Anströmung des
Langproduktes vorgesehen. Damit lässt sich die Atmosphäre besonders effektiv und insbesondere strömungstechnisch abgestimmt auf das zu behandelnde Langprodukt im Kreislauf führen. Zweckmäßigerweise ist eine Vielzahl von Leitmitteln oberhalb und unterhalb eines
Transportweges des Langproduktes im Ofen vorgesehen. Damit lässt sich ein durch den Ofen geführtes Langprodukt wechselweise von oben und unten mit der Atmosphäre seitlich beaufschlagen. Die Leitmittel sind dabei bevorzugt so ausgerichtet, dass ein Anströmwinkel für das Langprodukt 45° bis 135°, vorzugsweise etwa 90°, beträgt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Kreislauf im Bereich der seitlichen
Anströmung des Langproduktes mäanderförmig um den Transportweg verlaufend ausgebildet ist. Damit lässt sich bei der gewünschten seitlichen Anströmung des
Langproduktes eine kompakte Bauweise des Ofens erreichen.
Oberhalb und unterhalb des Transportweges können Stellmittel zur Regulierung der Anströmung des Langproduktes vorgesehen sein, um die um das Langprodukt herum geführte Atmosphäre bereichsweise graduell zu variieren. Besonders zweckmäßig ist es, dass eine Vorwärmzone zur Erwärmung der Atmosphäre auf eine erste Temperatur und eine nachfolgende Erwärmungszone zur Erwärmung der Atmosphäre auf eine zweite, höhere Temperatur vorgesehen ist. Hierfür kann in der Vorwärmzone und in der Erwärmungszone jeweils zumindest eine Heizeinrichtung angeordnet sein. In diesem Zusammenhang kann insbesondere zwischen der
Vorwärmzone und der Erwärmungszone zumindest ein Stellmittel angeordnet sein, mit dem ein Teil der im Kreislauf geführten Atmosphäre abzweigbar ist, und ein eigener Kreislauf vorgesehen ist, in dem der abgezweigte Teil der Atmosphäre führbar ist. Dies ermöglicht es, einen zweiten Kreislauf zu etablieren, der beispielsweise für eine
Nachbehandlungseinheit, insbesondere für ein Spannungsarmglühen, vorgesehen sein kann. Auf der einen Seite kann dann in der Vorwärmzone die gesamte Atmosphäre auf eine erste Temperatur gebracht werden. Diese erste Temperatur ist maßgeblich für den abgeführten Teil, der in die Nachbehandlungseinheit geführt wird. Der übrige Teil der Atmosphäre durchläuft eine zweite Heizeinrichtung und wird auf eine zweite, höhere Temperatur gebracht, die im Ofen zur seitlichen Anströmung des Langproduktes erforderlich ist. Demgemäß kann an den Ofen eine Nachbehandlungseinheit anschließen und der abgeführte Teil der Atmosphäre in einem eigenen Kreislauf durch die
Nachbehandlungseinheit führbar sein, um das Langprodukt in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu halten.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf weiche dabei Bezug genommen wird, zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im
Querschnitt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 1. Beispiel 1
In Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 näher dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Ofen 2 sowie eine dem Ofen 2 nachgeordnete Nachbehandlungseinheit 13.
Der Ofen 2 weist einen Einlauf 5 sowie einen Auslauf 6 auf. Über den Einlauf 5, der mit mehreren Klappen versehen ist, kann ein Langprodukt L entlang eines Transportweges 9 eingeführt werden. Bei dem Langprodukt L handelt es üblicherweise um einen Draht, insbesondere einen metallischen Draht wie einen Stahldraht. Grundsätzlich können aber auch andere Langprodukte L wie Stäbe, Bleche oder Bänder, insbesondere solche aus einem metallischen Material wie Stahl, entlang des Transportweges 9 geführt bzw. im Ofen 2 behandelt werden. An einem dem Ende mit dem Einlauf 5 gegenüberliegenden Ende weist der Ofen 2 den erwähnten Auslauf 6 auf, in dessen Bereich das in der Regel kontinuierlich durch den Ofen 2 geführte Langprodukt L aus diesem wieder ausgefahren wird. Im Bereich des Einlaufs 5 sowie gegebenenfalls des Auslaufs 6 sind mehrere in Richtung des Transportweges 9 bewegbare Klappen vorgesehen, welche einerseits den Ofen 2 im Bereich des Einlaufs 5 sowie des Auslaufs 6 weitgehend gasdicht abschließen, andererseits aber auch ein erstmaliges Einziehen des Langproduktes L mit einer etwas voluminöseren Einziehvorrichtung erlauben, wenn der Ofen 2 mit dem Langprodukt L anfänglich beschickt wird. Sind mehrere parallel geführte Langprodukte L vorgesehen, werden diese mit Abstand voneinander durch den Ofen 2 geführt.
Im Inneren des Ofens 2 ist ein Kreislauf K1 vorgesehen, in dem eine Atmosphäre 4 im Kreis geführt wird. Hierfür ist ein Ventilator 15 vorgesehen, der die Atmosphäre 4 ansaugt und in einem oberen Bereich des Kreislaufes K1 zunächst zu einer Heizeinrichtung 3 einer Vorwärmzone 11 und im Anschluss eine Erwärmungszone 12 fördert. In der
Vorwärmzone 1 1 wird die Atmosphäre 4 auf eine erste Temperatur vorgewärmt. Wie noch zu erläutern ist, wird anschließend nur ein Teil der Atmosphäre 4 zu einer
nachgeordneten Heizeinrichtung 3 bzw. der Erwärmungszone 12 gefördert. Von dort wird die Atmosphäre 4 umgeleitet, sodass diese im Bereich des Einlaufs 5 in gleicher Richtung wie das Langprodukt L gefördert wird. Im Anschluss sind Leitmittel 7 vorgesehen, welche die Atmosphäre 4 wechselweise von oben und unten auf das durch den Ofen 2 geführte Langprodukt L führen. Die Leitmittel 7 bilden eine mäanderförmige Schlaufe 8, wie dies in Fig. 1 ersichtlich ist. Die Leitmittel 7 können insbesondere aus Leitblechen 71 , 72, 73 ausgebildet sein. Grundsätzlich wäre es möglich, dass die zwischen äußeren Leitblechen 71 dargestellten mittleren Leitbleche 72, 73 ersatzlos gestrichen werden, allerdings hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mehrere Zwischenleitelemente vorzusehen, um eine homogene Anströmung des Langproduktes L durch die Atmosphäre 4 zu erreichen.
Daher ist im Bereich einer ersten Krümmung der Schlaufe 8 der Kreislauf K1 verbreitert ausgebildet und sind zwei Zwischenleitbleche vorgesehen. In der Folge ist jeweils ein Zwischenleitblech ausreichend, um eine gewünschte homogene Anströmung des
Langproduktes L zu erreichen. Selbstverständlich ist es möglich, dass auch mehrere Zwischenleitbleche in den einzelnen Sektoren vorgesehen sind. Wie aus Fig. 1 des Weiteren ersichtlich ist, sind die Leitbleche 71 , 72, 73 so angeordnet, dass sich im Wesentlichen eine etwa senkrechte Anströmung des Langproduktes L durch die
Atmosphäre 4 ergibt. Dadurch lässt sich das Langprodukt L besonders rasch auf die gewünschte Temperatur bringen, weil der Wärmeübergang sehr effektiv ist und somit der Ofen 2 besonders kurz gebaut werden kann. Es ist allerdings nicht unbedingt erforderlich, dass der in Fig. 1 dargestellte senkrechte Wnkel eingestellt wird. Abweichungen davon, insbesondere im Winkelbereich von 45° bis 135°, sind möglich. Des Weiteren sind im Bereich der Leitbleche 71 , 72, 73 bzw. der Schlaufe 8, die sich um das Langprodukt L im Bereich des Ofens 2 erstreckt, auch mehrere Stellmittel 10 vorgesehen, mit welchen eine Feinjustierung der Atmosphäre 4 im jeweiligen Sektor erreicht werden kann. Wie die bezüglich des Einlaufs 5 erörterten Klappen sind auch diese Stellmittel 10 beweglich gelagert, sodass ein Einziehen des Langproduktes L bei Anfahren der Anlage möglich ist. Am Ende des mäanderförmigen Verlaufs der Schlaufe 8 schließt der Ventilator 15 an, welcher die Atmosphäre 4 wiederum zur Vorwärmzone rückführt.
Wie erwähnt wird nur ein Teil der Atmosphäre 4 von der Vorwärmzone 11 zur
Erwärmungszone 12 geführt. Ein Teil der Atmosphäre 4 wird mittels eines weiteren
Stellmittels 14, insbesondere einer Klappe, einem zweiten Kreislauf K2 zugeführt. Dieser Kreislauf K2 führt zur Nachbehandlungseinheit 13, wo die vorerwärmte, auf einer mit der Heizeinrichtung 3 der Vorwärmzone 1 1 auf eine erste Temperatur eingestellte
Atmosphäre 4 zum Spannungsarmglühen des Langproduktes L dient. Die
Nachbehandlungseinheit 13 kann, was aber nicht zwingend ist, mehrere Abschnitte aufweisen, in welche jeweils Anteile der Atmosphäre 4 geführt werden. Denkbar ist es auch, dass in der Nachbehandlungseinheit 13 zusätzliche Heizeinrichtungen 3
vorgesehen sind, um lokal gewünschte Temperaturen einzustellen. Möglich ist es auch, dass in der Nachbehandlungseinheit 13 Temperatursensoren angeordnet sind, welche über eine Messung der Temperatur die Heizeinrichtung 3 im Bereich der Vorwärmzone 11 regeln. Der Kreislauf K2 ist dabei so gestaltet, dass die in den Bereich des Langproduktes L in der Nachbehandlungseinheit 13 geführte Atmosphäre 4 zum Ventilator 15 rückgeführt wird, sodass sich letztlich aus den beiden rückgeführten Teilströmen der Atmosphäre 4 aus dem Kreislauf K1 und dem Kreislauf K2 wiederum die gesamt umgewälzte
Atmosphäre 4 ergibt. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Langprodukt L durch den Ofen 2 geführt. Bei diesem Prozess kann es sich insbesondere um eine Wärmebehandlung zum Zwecke einer Diffusion handeln, beispielsweise Nachbehandlung einer Messingschicht auf einem Stahldraht. Das Langprodukt L wird dabei durch den Ofen 2 geführt und durchläuft dabei die mäanderförmige Schlaufe 8, wobei in mehreren aufeinanderfolgenden Bereichen jeweils eine seitliche Anströmung des Langproduktes L mit der auf einer durch die Heizeinrichtung 3 der Erwärmungszone 12 auf eine zweite Temperatur gebrachte Atmosphäre 4 erfolgt. Die seitliche Anströmung ergibt dabei einen effektiven Wärmetransport, wobei das Langprodukt L wie ein Draht von außen erwärmt wird. Dadurch kann auf kurzem Weg die gewünschte Diffusionsumwandlung erfolgen. Nach Passieren des Auslaufs 6 wird das Langprodukt L in die Nachbehandlungseinheit 13 geführt, wobei die im zweiten Kreislauf K2 umgewälzte Atmosphäre 4 dafür sorgt, dass das Langprodukt L spannungsarm geglüht wird. Durch Einsatz der zwei Kreisläufe K1 , K2 im Bereich des Ofens 2 bzw. der
Nachbehandlungseinheit 13 gekoppelt mit der Vorwärmzone 11 sowie der
Erwärmungszone 12 und der Aufteilung der Massenströme durch das Stellmittel 14 kann der Ofen 2 samt Nachbehandlungseinheit 13 unter Erreichung einer hohen Güte von wärmebehandelten Langprodukten L energetisch effektiv betrieben werden.
Beispiel 2
Gemäß diesem Beispiel wird gemäß Beispiel 1 vorgegangen, wobei jedoch mehrere Bänder als Langprodukte L eingesetzt werden. Die Bänder sind dabei vertikal angeordnet, sodass sich eine optimale Stapelung bzw. Platzausnutzung im Ofen 2 ergibt. Durch eine vertikale Aufstellung im Unterschied zu einer horizontalen Anordnung der Bänder ist ein Durchhang minimiert. Auch eine schräg geneigte Anordnung der Bänder ist möglich, um eine Zirkulation der Atmosphäre um die Bänder und damit eine Erwärmung derselben zu begünstigen. Wie die Drähte im Beispiel 1 sind die Bänder mit Abstand voneinander angeordnet, damit die Atmosphäre zwischen den Langprodukten L hindurchtreten kann.
Beispiel 3
Gemäß diesem Beispiel wird gemäß Beispiel 1 vorgegangen, wobei jedoch mehrere Bänder als Langprodukte L eingesetzt werden. Im Unterschied zu Beispiel 1 ist die mäanderförmige Schlaufe 8 jedoch um 90° gedreht, sodass eine Anströmung nicht wie im Beispiel 1 im Wesentlichen senkrecht von oben und unten, sondern von links und rechts erfolgt. Als Langprodukte L können bei dieser Anordnung wie erwähnt insbesondere Bänder behandelt werden, wenngleich sich mögliche Anwendungen dieser Anordnung nicht nur auf Bänder beschränken.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Wärmebehandeln von Langprodukten (L), insbesondere
metallischen Langprodukten (L) wie Drähten, Blechen oder dergleichen aus Stahl, wobei das Langprodukt (L) durch einen Ofen (2) mit zumindest einer Heizeinrichtung (3) zum Erwärmen einer Atmosphäre (4) sowie einen Einlauf (5) und einen Auslauf (6) geführt wird, wobei das Langprodukt (L) durch den Einlauf (5) in den Ofen (2) einführbar und durch den Auslauf (6) aus diesem ausführbar ist und wobei mit der erwärmten
Atmosphäre (4) das durch den Ofen (2) geführte Langprodukt (L) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (4) im Ofen (2) unter seitlicher Anströmung des durch den Ofen (2) geführten Langproduktes (L) in einem Kreislauf (K1) geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (4) mit Leitmitteln (7) auf das Langprodukt (L) geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Leitbleche (71 , 72, 73) als Leitmittel (7) zur seitlichen Anströmung des Langproduktes (L) eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Langprodukt (L) mit einer Vielzahl von Leitmitteln (7) oberhalb und unterhalb seitlich angeströmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Langprodukt (L) von oben und unten in einem Winkel von 45° bis 135°, vorzugsweise etwa senkrecht, angeströmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (4) in einer mäanderförmigen Schlaufe (8) um das Langprodukt (L) geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmung des Langproduktes (L) mit oberhalb und unterhalb eines Transportweges (9) des Langproduktes (L) angeordneten Stellmitteln (10), insbesondere Klappen, reguliert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (4) in einer Vorwärmzone (11) auf eine erste Temperatur und in einer nachfolgenden Erwärmungszone (12) auf eine zweite Temperatur erwärmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der
Atmosphäre (4) zwischen der Vorwärmzone (11) und der nachfolgenden
Erwärmungszone (12) abgeführt und in einem eigenen Kreislauf (K2) geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeführte Teil der Atmosphäre (4) in eine an den Ofen (2) anschließende Nachbehandlungseinheit (13) geführt wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Langprodukt (L) in der Nachbehandlungseinheit (13) mit dem abgeführten Teil der Atmosphäre (4) in einem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge des abgeführten Teils der Atmosphäre (4) mit einem zwischen der Vorwärmzone (1 1) und der nachfolgenden Erwärmungszone (12) angeordneten Stellmittel (14) eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeführte Teil der Atmosphäre (4) am Ende des eigenen Kreislaufes (K2) mit einem im Ofen (2) entlang des Kreislaufes (K1) umgewälzten Teil der Atmosphäre (4)
zusammengeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (4) im Bereich des Langproduktes (L) in der gleichen Richtung wie das Langprodukt (L) geführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Langprodukt (L) kontinuierlich durch den Ofen (2) geführt wird.
16. Vorrichtung (1) zum Wärmebehandeln von Langprodukten (L), insbesondere metallischen Langprodukten (L) wie Drähten, Blechen oder dergleichen aus Stahl, umfassend zumindest einen Ofen (2) mit zumindest einer Heizeinrichtung (3) zum
Erwärmen einer Atmosphäre (4) sowie einen Einlauf (5) und einen Auslauf (6), entlang welcher das Langprodukt (L) in den Ofen (2) einführbar und aus diesem ausführbar ist, wobei mit der erwärmten Atmosphäre (4) das durch den Ofen (2) geführte Langprodukt (L) erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (4) im Ofen (2) unter seitlicher Anströmung des durch den Ofen (2) geführten Langproduktes (L) in einem Kreislauf (K1) führbar ist.
17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Leitmittel (7) vorgesehen sind, mit welchen die Atmosphäre (4) auf das Langprodukt (L) führbar ist.
18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Leitbleche (71 , 72, 73) als Leitmittel (7) zur seitlichen Anströmung des Langproduktes (L) vorgesehen sind.
19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Leitmitteln (7) oberhalb und unterhalb eines Transportweges (9) des Langproduktes (L) im Ofen (2) vorgesehen sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitmittel (7) für einen Anströmwinkel für das Langprodukt (L) von 45° bis 135°, vorzugsweise einen etwa senkrechten Anströmwinkel, ausgerichtet sind.
21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf (K1) im Bereich der seitlichen Anströmung des Langproduktes (L) mäanderförmig um den Transportweg (9) verlaufend ausgebildet ist.
22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb und unterhalb des Transportweges (9) Stellmittel (10) zur Regulierung der Anströmung des Langproduktes (L) vorgesehen sind.
23. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorwärmzone (1 1) zur Erwärmung der Atmosphäre (4) auf eine erste
Temperatur und eine nachfolgende Erwärmungszone (12) zur Erwärmung der
Atmosphäre (4) auf eine zweite, höhere Temperatur vorgesehen ist.
24. Vorrichtung (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Vorwärmzone (1 1) und in der Erwärmungszone (12) jeweils zumindest eine
Heizeinrichtung (3) angeordnet ist.
25. Vorrichtung (1) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorwärmzone (11) und der Erwärmungszone (12) zumindest ein Stellmittel (14) angeordnet ist, mit dem ein Teil der im Kreislauf (K1) geführten Atmosphäre (4) abzweigbar ist, und ein eigener Kreislauf (K2) vorgesehen ist, in dem der abgezweigte Teil der Atmosphäre (4) führbar ist.
26. Vorrichtung (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ofen (2) eine Nachbehandlungseinheit (13) anschließt und der abgeführte Teil der Atmosphäre (4) in einem eigenen Kreislauf (K2) durch die Nachbehandlungseinheit (13) führbar ist, um das Langprodukt (L) in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu halten.
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