Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Metallbolzen, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, mit wenigstens einem Ofen und mit Fördermitteln zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen, wobei jeder Ofen wenigstens einen Gasbrenner aufweist, und ein Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen mittels einer solchen

Vorrichtung .

Vorrichtungen zum Erwärmen von Metallbolzen sind in

unterschiedlichster Ausführung seit langem bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen zum Erwärmen von Metallbolzen erfolgt die Erwärmung in der Regel durch eine Mehrzahl unmittelbar auf die Oberfläche der Metallbolzen gerichteter Brenner. Man unterscheidet Mischbrenner, bei denen das Gas-/Luftgemisch im Brenner selbst erzeugt wird, und Folgemischbrenner, bei denen das Gemisch außerhalb des Brenners erzeugt und über eine Folgemischleitung dem Brenner zugeführt und in diesem

gezündet wird. Sowohl beim Mischbrenner als auch beim

Folgemischbrenner erfolgt eine direkte Flammenbeaufschlagung der Metallbolzen, also eine direkte Anströmung der

Metallbolzen mit den Verbrennungsgasen und somit ein

Wärmeübergang, welcher durch konvektive Wärmeübertragung dominiert wird. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2007/088439 A2 bekannt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, anstelle der direkten Anströmung der Metallbolzen im Inneren der Brennkammer Strahlrohre zur Erwärmung der Metallbolzen mittels Wärmestrahlung anzuordnen, so dass kein unmittelbarer Kontakt zwischen Metallbolzen und Flamme erfolgt

(DE 10 2007 062 551 AI) .

Derartige Vorrichtungen zum Erwärmen von Metallbolzen werden eingesetzt, um Metallbolzen (auch als Metall-Pressbolzen bezeichnet) vor dem Verpressen in einer Strangpressanlage zu erwärmen. Die erwärmten Metallbolzen werden anschließend der Strangpresse zugeführt und dort beispielsweise zu Profilen verpresst. Bei den verpressten Metallen handelt es sich bevorzugt um Nichteisen-Schwermetalle, wie beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierungen, insbesondere Messing. Die eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen

Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die Metallbolzen kontinuierlich durch den Ofen transportiert werden. Dabei erfolgt der Transport der Metallbolzen durch diese sog.

Durchgangsöfen mehr oder weniger kontinuierlich.

Durchgangsöfen haben in der Regel zwei Öffnungen, durch welche während der Erwärmung Sauerstoff an die Bolzen gelangen kann. Da dies unerwünscht ist, wird der Zustrom von Sauerstoff beispielsweise durch sog. „Flammvorhänge" am Ein- und Ausgang zu verhindern gesucht.

Darüber hinaus gibt es noch induktive Öfen, die jedoch im Vergleich zu gasbeheizten Öfen höhere Betriebskosten

aufweisen . Alle Durchgangsöfen haben den Nachteil, dass sie aufgrund der bewegten Teile im Inneren des Ofens einem erhöhten Verschleiß unterliegen .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung so

auszugestalten und weiterzubilden, dass eine schnelle und gleichmäßige Bolzenerwärmung bei hoher Kosteneffizienz gewährleistet ist. Weiterhin soll eine homogenere

Oberflächentemperaturverteilung und eine geringere

Verzunderung nach dem Erwärmung der Metallbolzen erreicht werden. Die Durchsatzleistung soll dabei den bekannten kontinuierlichen Öfen nicht nachstehen.

Gelöst wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem

Oberbegriff von Anspruch 1 zunächst dadurch, dass jeder Ofen eine Mehrzahl abgeschlossener Brennkammern aufweist und jede Brennkammer eine Öffnung im Boden aufweist, durch die die Metallbolzen zur Wärmebehandlung einbringbar sind und die mit einer Tür gasdicht verschließbar ist.

Eine entsprechende Ofenanlage mit einer Mehrzahl der zuvor beschriebenen Brennkammern zeichnet sich durch eine

Fördereinheit zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen aus.

Verfahrensmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung durch die folgenden Schritte: ggf. Vorheizen der Brennkammer, Öffnen der Brennkammer durch vertikales Verfahren der Tür,

Aufsetzen des Metallbolzens auf einen auf der Oberseite der Tür angeordneten Bolzenträger, vertikales Beschicken des Metallbolzens in die

Brennkammer, - gasdichtes Schließen der Brennkammertür,

Erwärmen des Metallbolzens auf die vorgeschriebene

Temperatur,

Öffnen der Brennkammer und vertikales Verfahren de

Metallbolzens und

Abheben des Metallbolzens vom Bolzenträger und Übergabe an die Fördermittel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Erwärmen von Metallbolzen ist besonders vorteilhaft, da die Größe der Brennkammern bezogen auf die Größe der zu erwärmenden Metallbolzen relativ gering ist und auf diese Weise im Inneren der Brennkammer eine hohe

Zirkulationsrate erreicht werden kann. Dadurch, dass der Metallbolzen in der Mitte der Brennkammer angeordnet ist, wird er gleichmäßig erhitzt, was zu einer exzellent

gleichmäßigen Erwärmung führt. Der Metallbolzen bleibt während des gesamten AufWärmvorganges in einem

abgeschlossenen System. Aufgrund der Sauerstofffreien Erwärmung wird eine Verzunderung der Bolzenoberfläche fast vollständig vermieden.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist jede Brennkammer zur Aufnahme eines einzigen Metallbolzens vorgesehen. Da ein einzelner Metallbolzen in einer Brennkammer mittig angeordnet werden kann und lediglich auf Stützen ruht, ist eine

besonders homogene Erwärmung möglich. Darüber hinaus erfolgt eine deutliche Reduzierung der Zunderbildung (Cu- und CuNi- Legierungen) , da der Heizraum gasdicht verschlossen ist und auch während des Aufheizvorganges dicht bleibt. Schließlich ist auch die Gefahr einer Beschädigung der Bolzenoberfläche minimiert, da der Metallbolzen während des Erwärmungsvorgangs im Ofen nicht bewegt werden muss. Auf diese Weise kann ein hocheffizientes Brennersystem mit einem Wirkungsgrad von 75- 85 % erreicht werden. Auf den Einsatz von leistungsstarken, energieintensiven Ventilatoren kann verzichtet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Oberseite der Tür ein Bolzenträger angeordnet. Wenn die Brennkammer durch vertikales Verfahren der Tür (mit Bolzenträger) geöffnet wird, muss die Tür soweit abgesenkt werden, dass sie zur Aufnahme eines Metallbolzens von einem geeigneten

Handhabungsgerät erreicht werden kann, das den Metallbolzen auf dem Bolzenträger ablegt. Bei dieser einfachen

Konstruktion lassen sich die Türdichtungen schnell

kontrollieren und austauschen. Auch ist ein problemloser Austausch von Türisolation und Bolzenträgern möglich.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist jede Brennkammer wenigstens zwei in sich gegenüber liegenden Seitenwänden angeordnete Brenner auf. Die Anordnung von wenigstens zwei Brennern ist aufgrund einer gleichmä igen Wärmeverteilung von erheblichem Vorteil, insbesondere wenn die Brenner, wie von einer weiteren Lehre der Erfindung gefordert, horizontal und versetzt zur Längsachse der

Metallbolzen angeordnet sind. Ein seitlicher Versatz um etwa die Bolzenstärke lässt dabei den Metallbolzen zwischen den zwei gegenläufigen Flammen liegen, so dass eine äußerst gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Brennkammer wenigstens einen Temperatursensor aufweist, Hierfür wird bevorzugt ein optischer Temperatursensor

verwendet, der mittig in der Brennkammer oberhalb des zu erwärmenden Metallbolzens angeordnet ist.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung weist jede

Brennkammer eine eigene Temperatursteuerung und eine eigene Heizregelung auf. Auf diese Weise lässt sich das Aufheizen völlig automatisieren. Es entsteht auch kein Effizienzverlust bei nur teilweiser Auslastung der erfindungsgemäßen

Vorrichtung. Eine hohe Flexibilität im Leistungsspektrum lässt sich durch eine unabhängige Regelung jeder Brennkammer erreichen .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Brennkammern modulartig aufgebaut. Dadurch lässt sich eine optimale

Anpassung an die speziellen Einsatzbedingungen erreichen und es ist problemlos eine Kapazitätserweiterung durch Hinzufügen weiterer Brennkammern möglich. Der modulartige Aufbau erlaubt ferner eine schnelle und reibungslose Integration in das bestehende Umfeld und reduziert so den Montageaufwand deutlich. Die Vorrichtung ist am Einsatzort schnell und wirtschaftlich montierbar, so dass auch hier Kosten gespart werden und - im Falle des Austausches gegen ein älteres

System - die Dauer der Produktionsunterbrechung minimiert werden kann. Die Brennkammern sind dabei auf einem Traggerüst angeordnet .

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung umfasst eine Ofenanlage mit einer Mehrzahl von Brennkammern und eine

Fördereinheit zum Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen. Die Fördereinheit weist gemäß einer

weiteren Lehre der Erfindung eine Gabel zum Aufsetzen der Metallbolzen auf den Bolzenträger auf. Ferner kann sie einen Drehtisch zum Drehen der Metallbolzen sowie einen

Überkopfgreifer zur Aufnahme der Metallbolzen aufweisen.

Unterhalb der einzelnen Brennkammern kann innerhalb des

Traggerüstes ein Rollenförderer vorhanden sein, um ein flexibles Transportsystem für beliebige Anordnungen und

Taktzeiten zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Ofenanlage zeichnet sich durch eine robuste Konstruktion aus, die auch bei rauen

Einsatzbedingungen zuverlässig einsetzbar ist. Eine etwaige Störung in einer einzelnen Brennkammer macht keine

Abschaltung der Gesamtanlage erforderlich, und auch eine nur teilweise Auslastung der Ofenanlage führt nicht zu

Effizienz erlust.

Der Transport, die Beschickung und Entnahme der Metallbolzen erfolgen automatisch, es sind keine Blindbolzen erforderlich. Da die Metallbolzen einzeln transportiert werden, besteht auch keine Gefahr des Anhaftens der Bolzen aneinander, wie dies bei Durchgangsöfen der Fall ist. Auch kann kein Hochrutschen einzelner Bolzen bei unpräzisem Schritt

eintreten, da jeder Metallbolzen einzeln gehandhabt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich

bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem

ersten Querschnitt,

Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einem dazu

senkrechten Querschnitt,

Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 2 mit beladener

Brennkammer,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer

Ofenanlage in Draufsicht, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer

Ofenanlage in Draufsicht,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer

Ofenanlage in Draufsicht und

Fig. 7A und 7B die Aufheizkurven und Messstellen eines

Kupferbolzens mit einem Durchmesser von 305 mm und 708 mm Länge. Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung, dargestellt zunächst an einem Ofen mit einer einzigen

Brennkammer 1, welche von einem Gehäuse 2 gebildet wird, welches auf einem Traggerüst 3 angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich in bekannter Weise eine

Feuerfestauskleidung 4. In sich gegenüberliegenden

Seitenwänden angeordnete Brenner 5 sorgen für eine

gleichmäßige Erwärmung des Brennraums.

Das Gehäuse 2 der Brennkammer 1 weist auf seiner Unterseite eine nicht näher bezeichnete Öffnung auf, welche von einer Tür 6 gasdicht verschlossen ist. Verriegelungen 7 halten die Tür 6 beim Betrieb sicher verschlossen.

Auf der Tür 6 erkennt man einen Bolzenträger 8, welcher gleichfalls aus Feuerfestmaterial gebildet ist und dessen Geometrie so gewählt ist, dass der Bolzen B etwa in der Mitte des Brennraums liegt, wie deutlich in Fig. 3 erkennbar ist.

Die Brenner 5 sind dabei in gegenüberliegenden Seitenwänden horizontal angeordnet und seitlich zur Kammermitte versetzt und damit auch zum Metallbolzen B versetzt angeordnet.

Ein in der oberen Wand des Gehäuses 2 angeordneter

Temperatursensor 9 sorgt für eine exakte Messung der

Temperatur im zu erwärmenden Metallbolzen. Bevorzugt wird ein optischer Temperatursensor 9 verwendet, der mit dem

Heizsteuer- und -regelkreis verbunden ist.

Aus den Fig. 1 bis 3 ist schnell ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Brennkammern 1 modulartig aufgebaut sind und, wie weiter unten ausgeführt, in Reihen mit mehreren unmittelbar benachbarten Brennkammern 1 angeordnet sein können . Um einen automatisierten Betrieb zu erreichen, weist eine erfindungsgemäße Ofenanlage mit einer Mehrzahl von

Brennkammern unterhalb derselben eine Fördereinheit zum

Transport sowie Beschicken und Entnehmen der Metallbolzen B auf. Dazu gehört zunächst eine Gabel 10, welche auf einem ersten Transportwagen 11 angeordnet ist und die

Metallbolzen B vor dem Aufwärmen auf den Bolzenträger 8 aufsetzt und ihn im erwärmten Zustand wieder aufnehmen kann, um ihn der nachfolgend angeordneten Strangpresse zuzuführen.

Je nach Bauart sind neben dem ersten Transportwagen noch v/eitere Transportwagen 12, 12' vorhanden, wobei sämtliche Transportwagen 11, 12, 12' auf entsprechenden Schienen 13 verfahrbar sind.

In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ofenanlage 14 dargestellt, welche aus im dargestellten Beispiel zwei Reihen 1A und 1B von jeweils sechs Brennkammern 1 bzw. 1' besteht. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die modulartigen Brennkammern 1, 1' unmittelbar benachbart nebeneinander angeordnet sind und beidseitig von einem zentralen

Schienenstrang 13 liegen. Anders als bei der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 ist unterhalb der Brennkammern 1 bzw. 1' ein jeweils zwei gegenüberliegende Brennkammern 1, 1' verbindendes Rollenfördersystem 15 vorgesehen, auf dem die

Türen 6 mit den darauf angeordneten Bolzenträgern 8 verfahren werden können. Dabei können, wie zuvor beschrieben, die

Metallbolzen B mittels einem oder mehrerer Transportwagen 12' entlang der Schienen 13 verfahren werden, so dass sie aus einem Bolzenmagazin 16 entnommen, zur jeweils nächsten freiwerdenden Brennkammer 1 bzw. 1' gefahren werden, dort erwärmt werden und dann entlang des Schienenstrangs 13 in Richtung des Pfeils 19 auf die erwünschte Temperatur

vorgewärmt an eine (nicht dargestellte) Strangpresse

übergeben werden können. Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 4. Die dort beschriebene Ofenanlage 14' besteht wiederum aus zwei Reihen 1A und 1B von jeweils sechs Brennkammern 1 bzw. 1', dabei erfolgt jedoch der Transport der Metallbolzen unterhalb der Brennkammern 1, 1' mit entsprechenden Transportwagen 12 auf Schienen 13, wie diese auch in den Fig. 2 und 3 rechts unten angedeutet sind. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei den beiden linken Brennkammern 1 der Reihe 1A

angedeutet, dass die Brennkammern 1 auch jeweils vier Brenner 5 und 5' aufweisen können. Falls, wie in Fig. 5 dargestellt, der Transportweg der Metallbolzen senkrecht zu den Ofenreihen 1A bzw. 1B verläuft, ist es notwendig, die aus dem

Bolzenmagazin 16 entnommenen Bolzen um 90° zu drehen, bevor sie dem Bolzenträger 8 übergeben werden können. Dazu dient ein verfahrbarer Drehtisch 17. Auch hier erfolgt beim Pfeil 19 die Übergabe der bereits erwärmten Metallbolzen B an eine (nicht dargestellte) Strangpresse.

Eine weitere Ausführung einer Ofenanlage 14'' ist in Fig. 6 dargestellt. Hierbei ist nur eine Ofenreihe vorhanden, welche wiederum aus sechs Brennkammern 1 bestehen kann, jedoch auch eine größere Anzahl von Brennkammern 1 enthalten kann, indem die Reihe der Brennkammern 1 rechts erweitert wird, wie ganz rechts in Fig. 6 gestrichelt dargestellt. Hier werden die Metallbolzen B mittels eines Überkopfgreifers 18 an die Bolzenträger 8 der einzelnen Brennkammern 1 übergeben. Der

Überkopfgreifer 18 ist dabei gleichfalls wieder auf Schienen 13 verfahrbar und sorgt gleichzeitig für eine Übergabe an die nachgeschaltete Strangpresse hinter dem Pfeil 19.

Alle drei Ofenanlagen 14, 14' und 14'' zeigen deutlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund ihres modulartigen Aufbaus universell einsetzbar ist und sich jeder beliebigen betrieblichen Situation anpassen lässt. Auf diese Weise ist auch ein problemloser Austausch von älteren Systemen und auch eine spätere Kapazitätserweiterung durch Hinzufügen weiterer Brennkammern ohne Weiteres möglich.

In Fig. 7 ist schließlich das Messergebnis einer Äufheizphase eines mit einzelnen Temperaturmesspunkten Tl bis T8

versehenen Metallbolzens B gezeigt, wobei die Anordnung der einzelnen Messpunkte Tl bis T8 in Fig. 7A näher spezifiziert ist. In Fig. 7B wird deutlich, dass eine äußerst gleichmäßige Erwärmung aller acht Messpunkte erfolgt. Die Erwärmungsdauer von Umgebungstemperatur auf 900° C betrug dabei weniger als 40 Minuten.