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Dokumentenidentifikation DE4411216B4 24.03.2005
Titel Hubherdofen
Anmelder LOI Thermprocess GmbH, 45141 Essen, DE
Erfinder Heuss, Helmut, Dipl.-Ing., 40883 Ratingen, DE
Vertreter Zenz, Helber, Hosbach & Partner GbR, 45128 Essen
DE-Anmeldedatum 31.03.1994
DE-Aktenzeichen 4411216
Offenlegungstag 05.10.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.03.2005
IPC-Hauptklasse F27B 9/24
IPC-Nebenklasse F27B 9/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hubherdofen zum Erwärmen von Wärmgutstücken, insbesondere von Brammen, Blöcken, Knüppeln aus Metall, mit mindestens einem Festherd und mindestens einem Hubherd, die in Ofenlängsrichtung verlaufen und jeweils eine feuerfeste Zustellung tragen, und mit einer oberhalb der Herde angeordneten Heizeinrichtung, die eine Oberbeheizung der Wärmgutstücke bewirkt.

Die Abmessungen der Wärmgutstücke bestimmen die Anzahl der abwechselnd nebeneinander angeordneten Hubherde und Festherde. Der Transport der Wärmgutstücke vom Ofeneinlauf zum Ofenauslauf wird von den Hubherden durchgeführt. Diese heben die Wärmgutstücke über das Niveau der Festherde an und versetzen sie um eine vorbestimmte Strecke in Richtung Ofenauslauf. Die Rückkehr der Hubherde erfolgt unterhalb des Niveaus der Festherde. Dabei ergeben sich Anzahl und Zeitintervall der Hubherdumläufe aus der erforderlichen Wärmzeit für die Wärmgutstücke. Das Arbeitsprinzip des Hubherdofens stimmt also mit dem des Hubbalkenofens überein.

Die Vorteile des Hubherdofens gegenüber dem Hubbalkenofen liegen darin, daß die Wärmgutstücke sehr schonend transportiert und vor allem in kurzen Abständen unterstützt werden können. Hierdurch wird es möglich, auch sehr dünne Querschnitte, die bei größeren Abständen sich durchbiegen würden, zu transportieren und zu erwärmen. Ferner entfallen Wärmeverluste durch wassergekühlte Trag-, Fest- und Stützrohre. Es ergibt sich ein besonders niedriger Energieverbrauch.

Allerdings fehlt die bei Hubbalkenöfen übliche Unterbeheizung (siehe die DE-OS 20 17 106), die auch zusätzlich zu einer Oberbeheizung des Hubbalkenofens vorgesehen sein kann (siehe die DE-AS 122 12 60). Dies führt zu Problemen bei der Durchwärmung dickerer Querschnitte. Auch ist die Herdflächenleistung geringer.

Bekannt sind ferner Hubbalkenöfen (DE-OS 21 59 109, DE-OS 19 07 494), die lediglich mit einer Oberbeheizung arbeiten.

Hier treten diejenigen Nachteile auf, die vorstehend im Zusammenhang mit konventionellen Hubherdöfen diskutiert wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erwärmung der Wärmgutstücke im Hubherdofen in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Hubherdofen nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Zustellung der Herde in der Herdfläche Schrägflächen aufweist, die als sekundäre Heizflächen eine Unterbeheizung der Wärmgutstücke bewirken und von denen ein Teil im wesentlichen in Ofenlängsrichtung und ein weiterer Teil im wesentlichen quer dazu geneigt ist.

Zwar weisen auch die oben erwähnten, nur mit Oberbeheizung arbeitenden Hubbalkenöfen Schrägflächen an den Festbalken bzw. an den Hubbalken auf, jedoch sind diese Schrägflächen nicht dazu vorgesehen, die Oberbeheizung auf die Unterseite der Wärmgutstücke einwirken zu lassen.

Der Hubherdofen nach der Erfindung hingegen läßt eine Unterbeheizung der Wärmgutstücke zu, wie es sonst nur bei Hubbalkenöfen mit Unterbeheizung möglich ist. Dabei bleiben die übrigen, dem Hubherdofen eigenen Vorteile unverändert erhalten. Immer dann, wenn die Schrägflächen freiliegen, werden sie von der Oberbeheizung erwärmt. Gleichzeitig bildet sich ein Heißgaspolster oberhalb der Schrägflächen. Die in diesen und im Heißgaspolster gespeicherte Wärme kann dann anschließend von unten an die Wärmgutstücke abgegeben werden. Insgesamt ergibt sich eine erhöhte Wärmeleistung und eine bessere Durchwärmung der Wärmgutstücke. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, auch dickere Querschnitte zu erwärmen.

Die von den Schrägflächen gebildeten Vertiefungen haben in der Ebene der Herdfläche einen viereckigen Querschnitt, der sich nach unten hin pyramidenförmig verjüngt und zu einem am tiefsten Punkt der Vertiefung liegenden, durch den jeweiligen Herd hindurchgehenden Zunderfallschacht führt.

Dadurch wird vermieden, daß sich der unvermeidbar anfallende Zunder auf der Herdfläche ablagert und den Ofenbetrieb stört oder gar verhindert, wenn nämlich die Zunderhöhe die Hubhöhe der Hubherde erreicht bzw. übersteigt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, unterhalb der Zunderfallschächte Zunderaustrageinrichtungen anzuordnen, die für einen automatischen Abtransport des Zunders sorgen, sei es kontinuierlich, sei es intermittierend.

Der Neigungswinkel der Schrägflächen entspricht vorzugsweise mindestens dem Schüttwinkel des von den Wärmgutstücken abfallenden Zunders, um zu vermeiden, daß sich der Zunder an den Schrägflächen ansetzt.

Ferner ist es vorteilhaft, die Vertiefungen derart anzuordnen, daß die Herdfläche in Abschnitte unterteilt wird, die quer zur Ofenlängsrichtung gegeneinander versetzt sind. Dadurch verschiebt sich beim Ofendurchlauf die Auflagefläche der Wärmgutstücke periodisch quer zur Ofenlängsrichtung. Die von den Schrägflächen bewirkte Unterbeheizung verteilt sich also gleichmäßiger auf die Unterfläche der Wärmgutstücke, so daß sich eine gleichmäßigere Durchwärmung ergibt.

Vorzugsweise führen einige der Schrägflächen jeweils zu einem der Fahrschlitze zwischen den Fest- und Hubherden. Der von diesen Schrägflächen abrutschende Zunder wird durch die ohnehin vorhandenen Fahrschlitzentzunderungen mit abtransportiert, so daß zusätzliche Zunderaustragvorrichtungen nur für die Zunderfallschächte erforderlich sind.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, die Anordnung so zu treffen, daß die von den Schrägflächen begrenzten Vertiefungen in Ofenlängsrichtung aneinander angrenzen.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die im wesentlichen in Ofenlängsrichtung geneigten Schrägflächen Stege bilden, deren Höhe unterhalb der wärmguttragenden Herdfläche der feuerfesten Zustellung liegt. Es entstehen also, gesehen in Ofenlängsrichtung, Reihen von Vertiefungen, wobei diese Vertiefungen in Herdflächennähe miteinander verbunden sind und eine Durchströmung in Ofenlängsrichtung zulassen.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mindestens ein Teil der Schrägflächen mit einer Zusatz-Heizeinrichtung versehen ist, da dann die heißen Gase dieser Zusatz-Heizeinrichtung abströmen können. Die Zusatz-Heizeinrichtung unterstützt den Effekt der Unterbeheizung durch die Schrägflächen.

In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung ist der Hubherdofen gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Belegung der Herdflächen mit den Wärmgutstücken derart, daß diese im Abstand zueinander liegen und dadurch die Einwirkung der Oberbeheizung auf die Schrägflächen verstärken. Dabei ist die Steuereinrichtung vorzugsweise mit einem Rechner zur Optimierung der Erwärmung versehen. Diese Optimierung erfaßt nicht nur die Anordnung der Wärmgutstücke auf der Herdfläche, sondern auch den Durchlauftakt und ggf. die Länge der Transportschritte.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

1 einen vertikalen Längsschnitt eines Hubherdofens entlang der Linie I-I in 2;

2 einen vertikalen Querschnitt des Ofens entlang der Linie II-II in 1;

3 einen Grundriß einer Hälfte des Ofenherdes;

4 bis 7 vertikale Teil-Längsschnitte des Herdes zur Verdeutlichung der Beheizungsverhältnisse.

Aus 2 ergibt sich, daß der Hubherdofen drei Festherde 1, 2 und 3 sowie zwischen diesen zwei Hubherde 4 und 5 aufweist. Transportiert werden langgestreckte Wärmgutstücke 6, die quer zur Ofenlängsrichtung liegen.

Die Art und Weise des Transports ergibt sich am besten aus 1. Der Hubherd 5 ruht auf einem Fahrrahmen 7, welcher seinerseits auf einem Hubrahmen 8 horizontal verfahrbar ist. Auch der Hubrahmen 8 ist horizontal verfahrbar, führt dabei aber unter der Wirkung von Schrägflächen 9 Vertikalbewegungen durch, die den Fahrrahmen 7 und damit den Hubherd 5 anheben bzw. absenken. Durch Überlagerung der Hub- und Fahrbewegungen werden die Wärmgutstücke 6 schrittweise angehoben, in Richtung auf den Ofenauslauf transportiert und wieder auf den Festherden abgesetzt, woraufhin der Hubherd unterhalb des Niveaus der Herdfläche in seine Ausgangslage zurückkehrt. Wie aus 2 ersichtlich, sind die Hubherde 4 und 5 bewegungsmäßig miteinander gekoppelt.

Die Beheizung des Ofens erfolgt über eine Heizeinrichtung, die wahlweise aus Deckenbrennern 10, Seitenbrennern 11, Stirnbrennern 12 oder aus deren Kombination besteht. Daraus ergibt sich primär eine Oberbeheizung der Wärmgutstücke.

Aufgrund der Gestaltung der Herdfläche wird zusätzlich eine Unterbeheizung der Wärmgutstücke 6 bewirkt. Verwiesen sei hierzu insbesondere auf 3. Danach weist beispielsweise der Festherd 3 eine Anzahl von Schrägflächen 13 auf, die in Ofenlängsrichtung geneigt sind. Ferner ist der Festherd 3 mit Schrägflächen 14 versehen, die quer zur Ofenlängsrichtung geneigt sind. Jeweils vier Schrägflächen bilden eine Vertiefung 15, an deren Boden ein Zunderfallschacht 16 vorgesehen ist. Eine weitere quer zur Ofenlängsrichtung geneigte Schrägfläche 17 führt zu einem Fahrschlitz 18, der zwischen dem Festherd 3 und dem Hubherd 5 vorhanden ist. Die eigentliche Herdfläche des Festherdes 3 wird von einer abgeflachten Kante gebildet, die in den 3 bis 7 als Linie 19 erscheint.

Die 4 bis 7 zeigen den taktweisen Transport der Wärmgutstücke 6 in Längsrichtung des Ofens. Ein Vergleich dieser Figuren macht deutlich, daß die von den Schrägflächen 13 und 14 gebildeten Vertiefungen 15 ständig der Oberbeheizung ausgesetzt sind. Auch sind sie ständig mit Heißgas gefüllt. Auf diese Weise bewirken die Schrägflächen 13 und 14 eine Unterbeheizung der Wärmgutstücke 6, so daß es zu einer raschen und gleichmäßigen Durchwärmung kommt.

Bei den vorstehenden Erläuterungen wurde lediglich auf den Festherd 3 Bezug genommen. Jedoch sind diese Erläuterungen ohne weiteres auf die übrigen Festherde und auch auf die beiden Hubherde zu lesen, allerdings mit der Maßgabe, daß die Herde 2, 4 und 5 Schrägflächen 17 an beiden Längsseiten aufweisen.

In den 4 bis 7 geben die angedeuteten Pfeile die Wärmeeinstrahlung der Oberbeheizung wieder, wobei der jeweils maximale Einstrahlungsbereich durch eine punktierte Linie gekennzeichnet ist.

Wie aus 3 ferner ersichtlich, bilden die Vertiefungen 15 in Ofenlängsrichtung verlaufende Reihen, wobei die Vertiefungen aneinander angrenzen. Jeweils zwei zusammenstoßende Schrägflächen 13 definieren einen Steg 20, der, wie insbesondere aus den 4 bis 7 ersichtlich, unterhalb der die Herdfläche wiedergebenden Linie 19 liegt. Die von den Vertiefungen 15 gebildeten Reihen können also in Ofenlängsrichtung unabhängig von der Belegung mit Wärmgutstücken durchströmt werden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn Zusatz-Heizeinrichtungen zur Verstärkung der Unterbeheizung in den Vertiefungen 15 münden.

2 zeigt eine derartige Zusatz-Heizeinrichtung 21 in Form eines Brenners, der oberhalb des Fahrschlitzes 18 zwischen dem Festherd 2 und dem Hubherd 5 mündet. Ersichtlich könnte er auch eine der Vertiefungen 15 mit Heißgas beschicken.

Der Austrag des unvermeidbar anfallenden Zunders erfolgt über die Zunderfallschächte und die Fahrschlitze zwischen den Herden. Hierzu sind die Schrägflächen 13, 14 und 17 so ausgerichtet, daß ihr Neigungswinkel mindestens dem Schüttwinkel des Zunders entspricht.

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, sind unterhalb der Zunderfallschächte 16 Zunderaustrageinrichtungen 22 vorgesehen. Nach 1 handelt es sich hierbei um Förderbänder.

Wie in 2 lediglich schematisch angedeutet, ist dem Hubherdofen eine rechnerunterstützte Steuereinrichtung 23 zugeordnet, die den Erwärmungsvorgang optimiert. Neben der Taktzeit der Hubherde und der Länge der Transportschritte wird außerdem der Abstand zwischen den Wärmgutstücken 6 (siehe insbesondere die 4 bis 7) vorgegeben.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten vorhanden. So können die Vertiefungen, anders als in 3 dargestellt, quer zur Ofenlängsrichtung gegeneinander versetzt sein, um die eigentliche Herdfläche in ebenfalls gegeneinander versetzte Abschnitte zu unterteilen. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen in die feuerfeste Zustellung der Herde eingearbeitet. Dabei muß die Dicke der Zustellung entsprechend verstärkt werden, da sonst Wärmeverluste an den erhitzten Schrägflächen auftreten würden. Alternativ besteht die Möglichkeit, mit einer normalen feuerfesten Zustellung zu arbeiten und diese durch Aufbauten zu erhöhen, wobei die Schrägflächen dann an den Aufbauten vorgesehen werden. Die dargestellte Form der Vertiefungen hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Allerdings sind auch in diesem Zusammenhang andere Formgebungen möglich.


Anspruch[de]
  1. Hubherdofen zum Erwärmen von Wärmgutstücken (6), insbesondere von Brammen, Blöcken, Knüppeln aus Metall, mit

    – mindestens einem Festherd (1–3) und mindestens einem Hubherd (4, 5), die in Ofenlängsrichtung verlaufen und jeweils eine feuerfeste Zustellung tragen, und

    – einer oberhalb der Herde (1–5) angeordneten Heizeinrichtung (10–12), die eine Oberbeheizung der Wärmgutstücke (6) bewirkt,

    wobei die feuerfesten Zustellungen der Herde (1–5) in der Herdfläche Schrägflächen (13, 14, 17) aufweisen, die als sekundäre Heizflächen eine Unterbeheizung der Wärmgutstücke (6) bewirken und von denen ein Teil (13) im wesentlichen in Ofenlängsrichtung und ein weiterer Teil (14, 17) im wesentlichen quer dazu geneigt ist.
  2. Hubherdofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (13, 14) Vertiefungen (15) begrenzen, an die sich nach unten durch die Herde hindurchführende Zunderfallschächte (16) anschließen.
  3. Hubherdofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zunderfallschächte (15) Zunderaustrageinrichtungen (22) angeordnet sind.
  4. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Schrägflächen (13, 14, 17) mindestens dem Schüttwinkel des von den Wärmgutstücken (6) abfallenden Zunders entspricht.
  5. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15) derart angeordnet sind, daß die Herdfläche in Abschnitte unterteilt wird, die quer zur Ofenlängsrichtung gegeneinander versetzt sind.
  6. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Schrägflächen (17) jeweils zu einem der Fahrschlitze (18) zwischen den Fest- und Hubherden (1 bis 3 bzw. 4, 5) führen.
  7. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schrägflächen (13, 14) begrenzten Vertiefungen (15) in Ofenlängsrichtung aneinander angrenzen.
  8. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen in Ofenlängsrichtung geneigten Schrägflächen (13) Stege (20) bilden, deren Höhe unterhalb der wärmguttragenden Herdfläche (Linie 19) der feuerfesten Zustellung liegt.
  9. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Schrägflächen (13, 14, 17) mit einer Zusatz-Heizeinrichtung (21) versehen ist.
  10. Hubherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (23) zur Belegung der Herdfläche mit den Wärmgutstücken (6) derart, daß diese im Abstand zueinander liegen.
  11. Hubherdofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (23) mit einem Rechner zur Optimierung der Erwärmung versehen ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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