DE1959713C2

DE1959713C2 - Verfahren zur reinigung der schutzgasatmosphaere eines industrieofens und zur durchfuehrung dieses verfahrens eingerichteter durchlaufindustrieofen

Info

Publication number: DE1959713C2
Application number: DE1959713A
Authority: DE
Inventors: Hans Eberhard Dr.-Ing. 6620 Voelklingen Moebius; Joachim Dr.-Ing. 7251 Warmbronn Wuenning
Original assignee: Firma J Aichelin; Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Current assignee: Firma J Aichelin; Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1975-11-27
Also published as: AT319309B; FR2072539A5; GB1297410A; DE1959713B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung der Schutzgasatmosphäre eines Industrieofens mit beheiztem Glühraum, bei dem Schutzgas am Ofeneingang abgesaugt, im Kreislauf über eine Zwischenreinigung geführt und sodann am Ausgang des Glühraums wieder in diesen zurückgeführt wird, wobei das kalte Glühgut durch heißes Schutzgas aus dem Glühraum vorgewärmt wird, sowie einen zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichteten Durchlaufindustrieofcn mit Schutzgasatmosphäre, dessen Glühraum beidseitig durch eine Schleusenkammer für das Glühgut gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen ist.

Bei der Wärmebehandlung von Metallen werden Schutzgasatmosphären verwendet, um insbesondere Sauerstoff oder dessen Verbindungen vom Glühgut fern zu halten. Hierbei ist eine verhältnismäßig reine Schutzgasatmosphäre erforderlich. Es müssen deshalb in die Atmosphäre eindringende Verunreinigungen laufend entfernt werden. Derartige Verunreinigungen können in den die Schutzgasatmosphäre enthaltenden Glühraum des Ofens beispielsweise dadurch gelangen. daß der Ofenraum oder die vorhandenen Schleusenkammern nach dem Chargieren nicht ausreichend gespült werden, oder daß durch Lecks im Ofengehäuse Luftsauerstoff eindringt. Auch werden mit dem Glühgui Feuchtigkeit, Oxide oder adsorbierter Sauerstoff mit eingeschleppt.

Bei der Glühung von Stahlteilen muß beispielsweise der Sauerstoffanteil im Schutzgas unter 0,001 Volumprozent liegen. Das bedeutet, daß bei großen Öfen sehr große Schutzgasmengen erforderlich werden, weil die gesamte Schutzgasmenge für den Ofen so bemessen sein muß, daß die erwähnten Verunreinigungen keinen Einfluß ausüben können.

Es ist bekannt, das Schutzgas im Kreislauf über eine Zwischenreinigung zu führen, d. h. das im Bereiche eines Endes der Ofenkammer abgesaugte Schutzgas nach Reinigung unter Zusatz frischen Schutzgases zum Ausgleich von Gasverlusten wieder in die Ofenkammer zurückzuführen. Dieses Verfahren hat jedoch den großen Nachteil, daß es unwirtschaftlich ist, weil das Schutzgas für die Reinigung nahezu auf Raumtemperatur abgekühlt werden muß. Wird nämlich beispielsweise das Schutzgas im Bereiche des vorderen Ofenhalses abgesaugt, so steht es an der Absaugstelle durch die meist angewandte Zwangsumwälzung noch in vollem Austausch mit der Atmosphäre des Glühraumes, so daß das abgesaugte Schutzgas noch annähernd Ofentemperatur aufweist. Auch gelangen bei diesem bekannten Verfahren die erst während des Aufheizens frei werdenden Verunreinigungen auf dem Glühgut, die in Gestalt von Feuchtigkeit, Oxiden oder adsorbiertem Sauerstoff mit eingeschleppt werden, in vollem Umfange in die Ofenatmosphäre. Auch ist es bekannt, vor öfen, die mit einer besonderen Atmosphäre arbeiten, Schleusen anzuordnen sowie das Glühgut durch heißes Schutzgas vorzuwärmen.

Ziel der Erfindung ist es, einen Weg zur Reinigung der Schutzgasatmosphäre eines Industrieofens zu weisen, der es gestattet, bei geringem Wärme- und Gasverlust eine einwandfreie reine Schutzgasatmosphäre aufrechtzuerhalten.

Erfindungsgemäß wird hierzu derart vorgegangen, daß das Glühgut vor dem Eintritt in den Glühraum durch einen am Ofeneingang vorgesehenen, geschlossenen Raum geführt wird, in dem die Vorwärmung und eine Freisetzung von auf dem Glühgut befindlichen Verunreinigungen mittels aus dem Glühraum zuströmenden heißen Schutzgases erfolgt, und daß das Schutzgas aus dem geschlossenen Raum abgesaugt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet ein intensiver Wärmeaustausch zwischen dem aus dem

Glühraum kommenden Schutzgasstrom und dem kalten Clühgut statt, so daß das aus der geschlossenen Kammer abgesaugte Schutzgas eine gegenüber der Ofentemperatur erheblich abgesenkte Temperatur aufweist. Außerdem werden die auf dem Glühgut befindlichen Verunreinigungen — insbesondere der adsorptiv gebundene Wasserdampf — während des Vorwärmens des Glühgutes freigesetzt und sogleich abgesaugt, so daß sie nicht in den Glühraum gelangen können. Die Desorption des auf dem Glühgut «dsorbieaen Wasserdampfes ist erst bei Temperaturen von etwa 800"C annähernd abgeschlossen, jedoch desorbieren mehr als 50 bis 75% der adsorbierten Wasserdampfmenge bereits bei Temperaturen bis etwa 500⁰C. Wird der in diesem Temperaturbereich frei gewordene Wasserdampf sogleich abgeführt, wie dies erlindungsgemäß der Fall ist, so sind nachteilige Reaktionen des Wasserdampfes mit dem Glühgut nicht mehr zu befürchten.

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit kann mit Vorteil derart vorgegangen werden, daß das gereinigte Schutzgas gegebenenfalls zusammen mit neu zugesetztem Schutzgas vor dem Eintritt in den Glühraum durch Wärmetausch von dem abgesaugten ungereinigten Schutzgas vorgewärmt wird. Damit kann die in dem abgesaugten Schutzgas enthaltene Wärmemenge nutzbringend ausgenutzt werden.

Um zu vermeiden, daß die Schutzgasatmosphäre durch Sauerstoff verunreinigt wird, der durch den Glühraumabschluß am Ofenausgang trotz d-jr Ausgangsschleuse eintritt, kann das neue Verfahren derart ergänzt werden, daß auch am Ofenausgang aus einem das Glühgut aufnehmenden geschlossenen Raum in der Nähe des äußeren Glühraumabschlusses Schutzgas abgesaugt und der Zwischenreinigung zugeführt wird. In dem geschlossenen Raum, in dem durch die Absaugung ein geringer Unterdruck erzeugt wird, wird etwa eindringender Luftsauerstoff abgeführt, ohne daß er in den Glühraum gelangen kann.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteter Durchlaufindustrieofen der eingangs genannten Art ist gemäß weiterer Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Eingangsschleusenkammer eine an sich geschlossene, eine Gasverbindung mit dem Glühraum aufweisende Kammer angeordnet ist, in der das kalte Glühgut durch aus dem Glühraum zuströmendes heißes Schutzgas vorwärmbar ist, und an die Saugzugmittel angeschlossen sind, durch welche fortlaufend Schutzgas absaugbar ist.

Außer dem Vorteil der Vorwärmung des Glühgutes durch den Schutzgasumwälzstrom und der gleichzeitigen Abführung der Verunreinigungen weist der neue Industrieofen den Vorzug auf, daß auch in der Schleusenkammer befindliche Sauerstoffreste abgeführt werden, ohne im Glühraum schädlich wirken zu können. Dadurch kann die für die Spülung der Schleusenkammer erforderliche Schutzgasmenge wesentlich gesenkt werden.

Nachfolgend wird ein Ausiuhrungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.

Die Figur zeigt einen Durchlaufindustrieofen gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung.

Die Glühkammer 1 des schematisch veranschaulichten Ofens enthält eine Schutzgasatmosphäre; sie ist im übrigen in an sich bekannter Weise etwa mittels Strahlheizrohren beheizt, was der Einfachheit halber nicht weiter veranschaulicht ist. An die Glühkammer 1 schließt sich eingangsseitig und ausgangsseitig ein sogenannter Ofenhals 2 bzw. 3 an, durch den aas Glühgut in Pfeilrichtung in den Glühraum 1 eingebracht bzw. nach der Wärmebehandlung aus dem Glühraum 1 wieder herausgefahren wird. Der Durchlaufofen kann hierbei kontinuierlich oder taktweise arbeiten. Am Ofeneingang ist eine Eingangsschleuse 4 für das Glühgut in der Verlängerung des Ofenhalses 2 vorgesehen, während am Ofenausgang eine entsprechende Ausgangsschleuse 5 anschließend an eine bei 6 angedeutete Kühlstrecke für das Glühgut angeordnet ist. Im Anschluß an die Eingangsschleuse 4 ist eine Kammer 7 vorgesehen, die gegen den Glühraum 1 durch eine Tür 8 und gegen die Schleuse 4 durch eine weitere Tür 9 abgeschlossen ist. Die Tür 8, die nach Art einer Klappe ausgebildet sein kann, gestattet den Zustrom von heißen Schutzgasen aus dem Glühraum 1 in die Kammer 7. An die Kammer 7 isi über einen Wärmetauscher 10 ein Umwälzgebläse 11 angeschlossen, das es gestattet, aus der Kammer 7 Schutzgas abzusaugen, das aus dem Glühraum 1 nachströmt und das in der Kammer 7 befindliche kalte Glühgut vorwärmt, bevor es von dem Umwälzgebläse 11 abgesaugt wird. Das abgesaugte Schutzgas wird einer Zwischenreinigung zugeführt, die in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Sie umfaßt eine Einrichtung 12 zur kaialylischen Umsetzung des freien Sauerstoffes mit den reduzierenden Bestandteilen des Schutzgases (H: bzw. CO). der ein Nachkühler 13 und eine Einrichtung zur Entfernung der CO2- und H:O-Anteile 14 nachgeschaltet ist. Die Entfernung der COj- und H.'O-Anteile kann beispielsweise durch Adsorption an Zeolithen geschehen. Da die .Sauerstoffumsetzung in der Einrichtung 12 je nach Art des verwendeten Katalysators bei erhöhter Temperatur abläuft, ist es zweckmäßig, das aus der Kammer 7 abgesaugte Schutzgas lediglich auf diese für die Umsetzung günstige Temperatur abzusenken. Diese Temperaturabsenkung geschieht in dem Wärmetauscher 10, an dessen Stelle in Einzelfällen auch ein Vorkühler treten kann. Der Nachkühler 13 hat die Aufgabe, die Gastemperatur auf einen für die CO2- und l-hO-Entfernung günstigen Wert zu erniedrigen. Das aus der CO2- und HiO-Entfernungseinrichtung kommende gereinigte Schutzgas wird im Bereiche des dem Ausgang zugeordneten Ofenhalses 3 über eine Leitung 15 wieder in den Glühraum 1 zurückgeführt, wobei ihm über eine Leitung 16 frisches Schutzgas zum Ausgleich von Gasverlusten zugesetzt wird. Das gereinigte Schutzgas und das zugesetzte Schutzgas werden hierbei über den Wärmetauscher 10 geleitet, so daß sie vor dem Eintritt in den Glühraum 1 vorgewärmt werden, während das abgesaugte Schutzgas gleichzeitig gekühlt wird. Für den Fall, daß an Stelle des Wärmetauschers 10 ein Vorkühler verwendet wird, ist die Leitung 15 unmittelbar an den Ofenhals angeschlossen.

Um zu vermeiden, daß von der Ausgangsschleuse her Luftsauerstoff in den Glühraum 1 eindringt, kann in einer fakultativen Ausführungsform vor der Ausgangsschleusenkammer eine bei 17 angedeutete, von dem Glühgut durchlaufene zweite geschlossene Kammer mit Türen 18, 19 vorgesehen werden, aus der durch das Umwälzgebläse 11 über eine Leitung 20 ebenfalls Schutzgas abgesaugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung der Schutzgasatmosphäre eines Industrieofens mit beheiztem Glüh- S raum, bei dem Schutzgas am Ofeneingang abgesaugt, im Kreislauf über eine Zwischenreinigung geführt und sodann am Ausgang des Glühraums wieder in diesen zurückgeführt wird, wobei das kalte Glühgut durch heißes Schutzgas aus dem Glühraum vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühgut vor dem Eintritt in den Glühraum durch einen am Ofeneingang vorgesehenen, geschlossenen Raum geführt wird, in dem die Vorwärmung und eine Freisetzung von auf dem Glühgut befindlichen Verunreinigungen mittels aus dem Glühraum zuströmenden heißen Schutzgases erfolgt, und daß das Schutzgas aus dem geschlossenen Raum abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekenn- *o zeichnet, daß das gereinigte Schutzgas gegebenenfalls zusammen mit neu zugesetztem Schulzgas vor dem Eintritt in den Glühraum durch Wärmetausch von dem abgesaugten ungereinigten Schutzgas vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch am Ofenausgang aus einem das Glühgut aufnehmenden geschlossenen Raum in der Nähe des äußeren Glühraumabschlusses Schutzgas abgesaugt und der Zwischenreinigung zugeführt wird.

4. Zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichteter Durchlaufindustrieofen mit Schutzgasatmosphäre, dessen Glühraum beidseitig durch eine Schleusenkammer für das Glühgut gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Eingangsschleusenkammer (4) eine an sich geschlossene, eine Gasverbindung mit dem Glühraum (1) aufweisende Kammer (7) angeordnet ist, in der das kalte Glühgut durch aus dem Glühraum (1) zuströmendes heißes Schutzgas vorwärmbar ist und aus der durch angeschlossene Saugzugmittel (11) fortwährend Schutzgas absaugbar ist.

5. Industrieofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der geschlossenen Kammer (7) abgesaugte Schutzgas durch einen auch von dem rückgeführten gereinigten Schutzgas durchströmten Wärmetauscher (10) geführt ist, in dem das gereinigte Schutzgas durch Wärmetausch vorwärmbar ist.

6. Industrieofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausgangsschleusenkammer (5) eine zweite, vom Glühgut durchlaufene geschlossene Kammer (17) angeordnet ist, an die Saugzugmittel (11) angeschlossen sind, durch die fortwährend Schutzgas aus der Kammer (17) absaugbar ist.

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