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Title:
FURNACE SYSTEM FOR THERMALLY TREATING METALLIC ITEMS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/060064
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a furnace system for thermally treating metallic items (1, 2), comprising a furnace (3), especially a roller hearth furnace, and at least two antechambers (4), every antechamber (4) having at least one antechamber door (5). The aim of the invention is to provide a furnace system for thermally treating metallic items (1, 2), which is flexible to use and which allows a thermal treatment of metallic items (1, 2) of different dimensions in one and the same furnace system. For this purpose, the overall height of the antechamber door (5) is greater than the overall height of the antechamber (4) and the antechamber door (5) has at least one opening (6).

Inventors:
JONES GLYNN (BE)
Application Number:
EP2006/067627
Publication Date:
May 31, 2007
Filing Date:
October 20, 2006
Export Citation:
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Assignee:
JUNKER GMBH O (DE)
JONES GLYNN (BE)
International Classes:
F27D1/18; C21D9/56; F27B9/02; F27B9/38
Foreign References:
DE3150343A11982-07-01
JPH02124497U1990-10-12
DD270959A11989-08-16
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK (Bleichstrasse 14, Düsseldorf, 40211, DE)
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Claims:

P A T E N T A N S P R ü C H E

1. Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut (1, 2) mit einem Ofen (3), insbesondere einem Rollenherdofen, und mit mindestens zwei Vorkammern (4), wobei jede Vorkammer (4) mindestens eine Vorkammertur (5) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Gesamthohe der Vorkammertur (5) großer ist als die Gesamthohe der Vorkammer (4) und dass die Vorkammertur (5) mindestens eine öffnung (6) aufweist .

2. Ofenanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorkammertur (5) in mindestens zwei Positionen an die Vorkammer (4) andruckbar ist.

3. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorkammertur (5) in einer ersten Position so angeordnet ist, dass eine kontinuierliche Beschickung der Vorkammer (4) mit metallischem Gut

(1, 2) durch die öffnung (6) gewahrleistet ist.

4. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die öffnung (6) in der Vorkammertur (5) einen Vorhang (7) aufweist.

5. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorkammer (4) mit Hilfe der Vorkammertür (5) in einer zweiten Position vakuumdicht verschließbar ist.

Description:

Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut

Die Erfindung betrifft eine Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut mit einem Ofen, insbesondere einem Rollenherdofen, und mit mindestens zwei Vorkammern, wobei jede Vorkammer mindestens eine Vorkammertur aufweist.

Aus dem Stand der Technik sind Ofenanlagen bekannt, die einen Ofen und mindestens zwei Vorkammern aufweisen, wobei üblicherweise jeweils eine Vorkammer am Eingang des Ofens und jeweils eine Vorkammer am Ausgang des Ofens angeordnet ist. Wird in der Ofenanlage metallisches Gut, insbesondere zu Coils aufgewickelte Blechbander, thermisch behandelt, so werden diese üblicherweise wahrend der thermischen Behandlung auf stapelbaren Gestellen durch die Ofenanlage transportiert. Aufgrund der meist großen Hohe der stapelbaren Gestelle ist bei der Wärmebehandlung von Coils ein Ofen notwendig, der eine große Innenhohe aufweist. Da die Coils vorzugsweise aus Kupfer bestehen, erfolgt die Wärmebehandlung dieser Coils unter Schutzgasatmosphare, so dass die Vorkammern als Vakuumkammern ausgebildet sind und mit Hilfe von Vorkammerturen vakuumdicht verschließbar und evakuierbar sein müssen.

Wird hingegen metallisches Gut mit geraden Langen, insbesondere Rohre oder Stangen, in einer Ofenanlage thermisch behandelt, so weisen die dafür vorgesehenen, aus dem Stand der Technik bekannten Ofen eine niedrigere

Bauhohe und eine größere Lange auf, als die Ofen in denen metallisches Gut auf stapelbaren Gestellen warmebehandelt werden. Bei der thermischen Behandlung von metallischem Gut mit geraden Langen werden üblicherweise keine als Vakuumkammern ausgebildete Vorkammern eingesetzt, sondern Vorkammern, die zur Beschickung mit langgestrecktem Gut ein oder mehrere Offnungen aufweisen, die mit Hilfe von sogenannten „Vorhangen" gegen das Eindringen von Sauerstoff und/oder anderen unerwünschten Gasen gedichtet werden können.

Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Ofenanlagen mit einem Ofen und mit mindestens zwei Vorkammern bekannt, in denen sowohl metallisches Gut auf stapelbaren Gestellen als auch metallisches Gut mit großen Langen warmebehandelt werden. Um Materialien mit diesen unterschiedlichen Abmaßen in ein und derselben Ofenanlage warmebehandeln zu können, müssen sowohl der Ofen als auch die Vorkammern in Bezug auf ihre Abmaße eine große Bauhohe, Baulange als auch Baubreite aufweisen. Bei der Verarbeitung von Bauteilen mit großen Langen in diesen Ofenanlage werden die Türen der Vorkammern aufgrund der geringen Durchlaufhohe üblicherweise nur teilweise geöffnet. Nachteilig dabei ist jedoch, dass ein großer Luftspalt zwischen der Innenwand des Eingangs der Vorkammer und dem zu behandelnden Gut entsteht, da die Türen der Vorkammern sehr viel breiter sind, als für den Materialdurchgang der Bauteile mit großen Langen notwendig ist, so dass die jeweilige Vorkammertur an die Außenwand des Eingangs der Vorkammer nicht ausreichend angedruckt und gegenüber der Umgebungsluft nicht ausreichend abgedichtet werden kann. Dies fuhrt zu großen Undichtigkeiten im Bereich der Vorkammerturen, wodurch die thermische Behandlung von metallischen Gut unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff und/oder anderen

unerwünschten Gasen nicht mehr gewahrleistet und die für die Produkte geforderte Qualität, insbesondere bei Produkten aus empfindlichen Materialien, somit nicht mehr sichergestellt werden kann.

Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut zur Verfugung zu stellen, bei der metallisches Gut mit unterschiedlichen Abmaßen in ein und derselben Ofenanlage thermisch behandelt werden kann.

Erfindungsgemaß ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe einer Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut dadurch gelost, dass die Gesamthohe der Vorkammertur großer ist als die Gesamthohe der Vorkammer und dass die Vorkammertur mindestens eine öffnung aufweist. Die erfindungsgemaße Ofenanlage dient dazu, sowohl langgestrecktes metallisches Gut als auch metallisches Gut, welches auf stapelbaren Gestellen durch den Ofen transportiert wird, thermisch zu behandeln. Um langgestreckte Bauteile mit einer geringen Hohe aber einer großen Lange, beispielsweise Rohre oder Stangen, in der erfindungsgemaßen Ofenanlage thermisch zu behandeln, wird die Vorkammertur lediglich teilweise nach oben gefahren, bis sich der untere Bereich der Vorkammertur, in welchem die öffnung angeordnet ist, vor dem Eingang der Vorkammer auf der Hohe befindet, in der das langgestreckte Gut über einen Rollengang in die Vorkammer kontinuierlich transportiert werden kann. Diese öffnung, welche als Durchgangsoffnung ausgebildet ist, dient somit dazu, die Vorkammer und damit den Ofen mit dem langgestrecktem Gut zu beschicken. Dabei ist der innere Umfang der öffnung vorteilhafterweise so dimensioniert, dass zwischen dem inneren Rand der öffnung und der

Oberflache des durch die öffnung hindurchgefuhrten Guts nur ein möglichst kleiner Luftspalt verbleibt. Dadurch wird erreicht, dass möglichst wenig Sauerstoff und andere unerwünschte Gase durch die öffnung in die Vorkammer und damit in den Ofen eintreten.

Werden hingegen große Bauteile bzw. Bauteile, die auf stapelbaren Gestellen durch die erfindungsgemaße Ofenanlage transportiert werden, thermisch behandelt, so fahrt die Vorkammertur soweit nach oben, bis die stapelbaren Gestelle mit dem zu behandelnden Gut über den Rollengang in die Vorkammer eingefahren werden können. Die Hohe, bis zu der die Vorkammertur hochgefahren wird, ist abhangig von der Hohe der in die Vorkammer einfahrenden Gestelle. Da die Gestelle zur Erzielung einer hohen Produktivität meist so gestapelt sind, dass ihre Gesamthohe nur ein wenig niedriger ist als der Innenraum der Vorkammer, wird die Vorkammertur üblicherweise so weit nach oben gefahren, bis der Eingang der Vorkammer vollständig geöffnet ist. Anschließend wird die Vorkammertur wieder nach unten gefahren, bis die Vorkammertur den Eingang der Vorkammer vollständig überdeckt. Dabei wird der Teil des unteren Bereichs der Vorkammertur, in dem sich die öffnung befindet, nach unten zwischen die Rollen des Rollengangs verlagert. Vorzugsweise schließt in dieser Position die obere Kante der Vorkammertur mit der oberen Kante der Vorkammer ungefähr in einer Ebene ab.

Durch diesen Aufbau der Vorkammertur, wobei die Gesamthohe der Vorkammertur großer ist als die Gesamthohe der Vorkammer, ist es auf einfache Art und Weise möglich, in ein und derselben Vorkammer und somit in ein und derselben Ofenanlage metallisches Gut mit sehr unterschiedlichen Abmaßen thermisch zu behandeln. Des

Weiteren weist diese Vorkammer eine hohe Flexibilität auf, da es in kurzer Zeit und ohne viel Aufwand möglich ist, Materialien mit unterschiedlichen Abmaßen nacheinander in ein und derselben Ofenanlage thermisch zu behandeln .

Eine vorteilhafte Ausgestaltung erfahrt die Erfindung dadurch, dass die Vorkammertur in mindestens zwei Positionen an die Vorkammer andruckbar ist. Vorzugsweise stellt dabei eine Position der Vorkammertur die Position dar, bei der sich die öffnung vor dem Eingang der Vorkammer befindet, so dass langgestrecktes Gut über den Rollengang kontinuierlich in die Vorkammer transportiert werden kann. Eine weitere Position der Vorkammertur stellt die Position dar, bei welcher der Eingang der Vorkammer durch die Vorkammertur vollständig überdeckt wird, nachdem große Bauteile oder Bauteile auf stapelbaren Gestellen über den Rollengang in die Vorkammer transportiert worden sind. In den jeweiligen Positionen wird die Vorkammertur über die gesamte Hohe und Breite der Vorkammer an den Eingang der Vorkammer angedruckt, wodurch der Ausschluss von Sauerstoff und/oder anderen unerwünschten Gasen in der Vorkammer erreicht wird. Damit ist es möglich, auch empfindliche Materialien in der erfindungsgemaßen Ofenanlage thermisch zu behandeln.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung erfahrt die Erfindung dadurch, dass die Vorkammertur in einer ersten Position so angeordnet ist, dass eine kontinuierliche Beschickung der Vorkammer mit metallischem Gut durch die öffnung gewahrleistet ist. In dieser Position wird die Vorkammertur so weit nach oben befordert, dass sich die untere Kante der öffnung ungefähr auf der gleichen Hohe mit der oberen Kante der Rollen des Rollengangs befindet,

damit das langgestreckte Gut möglichst leicht von dem Rollengang durch die öffnung in die Vorkammer transportiert werden kann. In dieser Position wird die Vorkammertur zusatzlich an den Eingang der Vorkammer angedruckt, so dass nur eine geringe Menge an Sauerstoff und/oder anderen Gasen aus der Umgebung über die öffnung bzw. den Luftspalt zwischen dem inneren Rand der öffnung und der Oberflache des zu behandelnden Guts in die Vorkammer gelangen kann.

Die öffnung in der Vorkammertur weist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung einen Vorhang auf. Dieser Vorhang, welcher vorzugsweise als Luftvorhang ausgebildet ist oder aber auch beispielsweise aus herabhangenden Streifen aus Gummibandern bestehen kann, ist vorzugsweise vor der öffnung auf der Außenseite der Vorkammertur zur Umgebung hin angeordnet. Dabei wird die gesamte Querschnittsflache der öffnung von dem Vorhang überdeckt. Der Vorhang verhindert, dass Sauerstoff und/oder andere Gase in die Vorkammer gelangen. Dadurch ist es möglich, auch langgestrecktes Gut, welches aus empfindlichem Material besteht, in der erfindungsgemaßen Ofenanlage thermisch zu behandeln.

Ein weitere vorteilhafte Ausgestaltung erfahrt die Erfindung dadurch, dass die Vorkammer mit Hilfe der Vorkammertur in einer zweiten Position vakuumdicht verschließbar ist. In dieser zweiten Position wird der Eingang der Vorkammer von der Vorkammertur vollständig überdeckt, nachdem Bauteile mit einer großen Hohe oder Bauteile auf stapelbaren Gestellen in die Vorkammer eingefahren worden sind. Durch das vakuumdichte Verschließen der Vorkammer wird erreicht, dass auch oxidationsempfindliche Materialien, beispielsweise Materialien aus Kupfer, deren Behandlung unter

Schutzgasatmosphäre stattfinden muss, in der erfindungsgemäßen Ofenanlage thermisch behandelt werden können .

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die Beschreibung eines

Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut während der Beschickung der Vorkammer mit langgestrecktem metallischem Gut,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorkammer während der Beschickung der Vorkammer mit metallischem Gut auf stapelbaren Gestellen und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorkammer zur thermischen Behandlung von metallischem Gut auf stapelbaren Gestellen mit geschlossener Vorkammertür .

In Fig. 1 ist die Seitenansicht eines

Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ofenanlage zur thermischen Behandlung von metallischem Gut 1, 2 mit einem Ofen 3, insbesondere einem Rollenherdofen, und mit zwei Vorkammern 4 dargestellt, wobei jeweils eine

Vorkammer 4 am Eingang des Ofens 3 und jeweils eine Vorkammer 4 am Ausgang des Ofens 3 angeordnet ist. Jede Vorkammer 4 weist mindestens eine zur Umgebung verschließbare Vorkammertur 5 auf, wobei die Gesamthohe der Vorkammertur 5 großer ist als die Gesamthohe der Vorkammer 4. Der untere Bereich der Vorkammertur 5 weist eine öffnung 6, welche als Durchgangsoffnung ausgebildet ist, auf, die sowohl eckig als auch rund ausgeführt sein kann, durch die zu behandelndes Gut mit geraden Langen 1, wie beispielsweise Rohre oder Stangen, kontinuierlich in die Vorkammer 4 transportiert werden kann. Vor der öffnung 6, auf der Außenseite der Vorkammertur 5 zur Umgebung hin, ist ein Vorhang 7 angeordnet, der die Vorkammer 4 gegen das Eindringen von Sauerstoff und anderen unerwünschten Gasen abdichtet. Der Vorhang 7 deckt die gesamte Querschnittsflache der öffnung 6 ab.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines

Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemaßen Ofenanlage wahrend der Beschickung der Vorkammer 4 mit langgestrecktem Gut 1, wie beispielsweise Rohre oder Stangen. Zur kontinuierlichen Beschickung der Vorkammer 4 mit dem langgestrecktem Gut 1 wird die Vorkammertur 5 lediglich teilweise nach oben gefahren, so dass der untere Bereich der Vorkammertur 5, in dem die öffnung 6 mit dem Vorhang 7 angeordnet ist, sich vor dem Eingang der Vorkammer 4 befindet. Bis auf die öffnung 6 ist in dieser Position die Vorkammer 4 durch die Vorkammertur 5 gegenüber der Umgebung verschlossen. Dabei ist die untere Kante der in der Vorkammertur 5 befindlichen öffnung 6 ungefähr auf der gleichen Hohe mit der oberen Kante der Rollen des Rollengangs 9 angeordnet, so dass das Gut leicht von dem Rollengang 9 durch die öffnung 6 in die Vorkammer 4 transportiert werden kann. Die Vorkammertur 5 wird in dieser Stellung vorzugsweise noch vor der

eigentlichen Beschickung der Vorkammer 4 mit dem Gut 1 an den Eingang der Vorkammer 4 angedruckt. Das langgestreckte Gut 1 wird bei der Beschickung über den Rollengang 9 durch den an der Außenseite der Vorkammertur 5 befindlichen Vorhang 7 und die dahinter liegende öffnung 6 in die Vorkammer 4 eingefahren, wobei sichergestellt ist, dass möglichst wenig Sauerstoff und/oder andere unerwünschte Gase in die Vorkammer 4 und damit in den Ofen 3 wahrend der Beschickung gelangen. Bei der Behandlung von langgestrecktem Gut 1 in der Ofenanlage hat die Vorkammer 4 vornehmlich die Aufgabe, das langgestreckte Gut 1 über den in der Vorkammer 4 angeordneten Rollengang 9 in den Ofen 3 zu transportieren. Vorzugsweise erfüllt die Vorkammer 4 zusatzlich die Funktion des Vorheizens des langgestreckten Gutes 1 bevor es im Ofen 3 der eigentlichen thermischen Behandlung unterzogen wird, wobei zu diesem Zweck in der Vorkammer 4 beispielsweise ein oder mehrere Heizstrahler angeordnet sind.

In Fig. 2 ist die Seitenansicht eines

Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemaßen Vorkammer 4 wahrend der Beschickung der Vorkammer 4 mit metallischem Gut, beispielsweise von zu Coils aufgewickelten Blechbandern 2, auf stapelbaren Gestellen dargestellt, welche vorzugsweise über den Rollengang 9 in die Vorkammer 4 transportiert werden. Zur Beschickung der Vorkammer 4 wird die Tur der Vorkammer 5 dabei soweit nach oben gefahren, bis die stapelbaren Gestelle 8 mit dem zu behandelnden Gut 2 über den Rollengang 9 in die Vorkammer 4 eingefahren werden können. Die Hohe, bis zu der die Vorkammertur 5 hochgefahren wird, ist abhangig von der Hohe der in die Vorkammer 4 einfahrenden Gestelle 8. Nachdem das mit Coils 2 bestuckte stapelbare Gestell 8 in die Vorkammer 4 eingefahren ist, wird die Vorkammertur

5 wieder soweit nach unten gefahren, bis die Vorkammertur 5 den Eingang der Vorkammer 4 vollständig überdeckt, und anschließend wird die Vorkammertur 5 an den Eingang der Vorkammer 4 angedruckt. Dabei wird, wie in Fig. 3 dargestellt, ein Teil des unteren Bereichs der Vorkammertur 5, in welchem sich die öffnung 6 mit dem Vorhang 7 befindet, nach unten zwischen die Rollen des Rollengangs 9 verlagert. In dieser Position schließt die obere Kante der Vorkammertur 5 vorzugsweise mit der oberen Kante der Vorkammer 4 ungefähr in einer Ebene ab. Anschließend wird die Vorkammertur 5 an den Eingang der Vorkammer 4 angedruckt und abgedichtet.

In einer weiteren Ausfuhrungsform kann die Vorkammer 4 mit Hilfe der Vorkammertur 5 zusatzlich vakuumdicht verschlossen werden, so dass die Vorkammer 4 als Vakuumkammer ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass mit der erfindungsgemaßen Ofenanlage auch oxidationsempfindliche Materialien, wie beispielsweise Materialien aus Kupfer, unter Schutzgasatmosphare thermisch behandelt werden können .