DE1224346B

DE1224346B - Preheating furnace for strip-shaped material

Info

Publication number: DE1224346B
Application number: DET23725A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Guenter Joschko; Dipl-Ing Klaus Schreyer
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1963-03-28
Filing date: 1963-03-28
Publication date: 1966-09-08

Description

Vorwärmofen für bandförmigen Werkstoff In der Stanzereitechnik ist es oftmals notwendig, bandförrnigen Werkstoff zu seiner Verarbeitung (Schneiden, Biegen, Ziehen) zu erwärmen, weil er In kaltem Zustand, d. h. bei Raumtemperatur, zu spröde ist. Die Erfindung betrifft einen Ofen, der geeignet ist, bandförmige Werkstoffe zu erwärmen.Preheating furnace for strip-shaped material In stamping technology, it is often necessary to heat strip-shaped material for its processing (cutting, bending, drawing) because it is in the cold state, i. H. at room temperature, is too brittle. The invention relates to a furnace which is suitable for heating strip-shaped materials.

Für den genannten Zweck sind bereits Öfen bekannt, in denen der bandförmige Werkstoff im Durchlaufverfahren erwärmt wird. Beispielsweise ist Im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Verhinderung der Oxydation beim Erhitzen von band-oder drahtförmigen Metallkörpern, besonders zum Härten oder Vergüten, ein Durchlaufofen beschrieben worden, in welchem das Behandlungsgut zwischen hitzbeständigen Platten, beispielsweise aus hochfeuerfestem Stahl, durchgeführt wird, deren Abstand dem Querschnitt des Gutes angepaßt wird. Durch diese Konstruktion war zwar ein guter Wärmeübergang zwischen den genannten Platten und dem Behandlungsgut bei weitgehendem Abschluß gegen Lufteinfluß gesichert, jedoch mußten wegen der erforderlichen Beweglichkeit der Platten deren Querschnitte beschränkt und außerdem die Ausmaße der zugehörigen, aus Mauerwerk bestehenden Muffel wesentlich vergrößert werden, wodurch der Wärmeübergang vom Muffelkörper auf die Platten und deren wärmeausgleichende Leitfähigkeit nicht optimal bemessen werden konnten (deutsche Patentschrift 447143).For the stated purpose ovens are already known in which the belt-shaped Material is heated in a continuous process. For example, related with a method to prevent oxidation when heating tape-shaped or wire-shaped Metal bodies, especially for hardening or quenching and tempering, a continuous furnace is described been, in which the material to be treated between heat-resistant plates, for example made of refractory steel, the distance between which corresponds to the cross-section of the Good is adapted. Because of this construction there was a good heat transfer between the said plates and the material to be treated with a substantial seal against the influence of air secured, but had to because of the required mobility of the plates Cross-sections limited and also the dimensions of the associated, made of masonry existing muffle are significantly enlarged, whereby the heat transfer from the muffle body on the plates and their heat-equalizing conductivity are not optimally dimensioned could be (German patent specification 447143).

Bei einem anderen bekannten Banddurchlaufofen war zum Ausgleich der Temperaturunterschiede zwischen den oft zu hoch erhitzten Bandkanten und der weniger heißen Bandmitte in einem Teil des Ofens eine elektrische Bandmittenbeheizung vorgesehen, während der übrige Teil mit einer gleichmäßig über die volle Bandbreite strahlenden Ofenwandung ausgerüstet war. Dieser bekannte Ofen konnte seiner Natur nach kein mit dem Behandlungsgut im Zustand des guten Wänneüberganges zusammenarbeitendes, temperaturausgleichendes und in wesentlichem Maße wärmespeicherndes Bauelement enthalten, da ja die Wirkung einer gezielten Zusatzheizung in bezug auf die Bandmitte angestrebt wurde. Der Ofen war daher empfindlich in bezug auf Änderungen der Durchlaufgeschwindigkeit oder gar Stillstand des Behandlungsgutes (deutsche Patentschrift 643743).In another known conveyor belt furnace, the Temperature differences between the often overheated strip edges and the less hot strip center an electrical strip center heater is provided in one part of the furnace, while the remaining part with an evenly radiating over the full bandwidth Furnace wall was equipped. This well-known stove could not, by its nature, be able to cooperating with the material to be treated in the state of good heat transfer, contain temperature-compensating and, to a large extent, heat-storing component, because the effect of a targeted additional heating in relation to the middle of the strip is sought became. The oven was therefore sensitive to changes in line speed or even standstill of the item to be treated (German patent specification 643743).

In einem weiteren bekannten Durchlaufofen für endlose Drähte oder Bänder waren für das Durchführen des Glühgutes kombinierte Glührohre vorgesehen, deren Außenrohre aus Elektrographit als Heizwiderstand und deren Innenrohre aus einem Isoliermaterial mit hoher Feuerbeständigkeit und hoher Verschleißfestigkeit, z. B. Sillimanit, Porzellan oder Quarz, bestehen. Bei dieser bekannten Kong struktion wurde der Wärmeübergang zwischen dem elektrischen Heizkörper und dem Behandlungsgut durch die Innenrohre beeinträchtigt, so daß an diesen im Betrieb stets ein verhältnismäßig großes Temperaturgefälle lag, welches bei zufälligen Geschwindigkeitsänderungen zu entsprechend großen Temperaturänderungen des Gutes führte (deutsche Patentschrift 874454).In another known continuous furnace for endless wires or Belts were intended for the passage of the annealing material combined annealing tubes, their outer tubes made of electrographite as a heating resistor and their inner tubes an insulating material with high fire resistance and high wear resistance, z. B. sillimanite, porcelain or quartz exist. At this well-known construc tion the heat transfer between the electric heater and the item to be treated impaired by the inner tubes, so that in operation there is always a relatively there was a large temperature gradient, which was caused by random changes in speed led to correspondingly large temperature changes in the goods (German patent specification 874454).

Die erwähnten bekannten Durchlauföfen wiesen einen unerwünscht großen Bedarf an Heizleistung auf und waren im Verhältnis zu dem Querschnitt und der Länge des in der Zeiteinheit hindurchgeführten Behandlungsgutes noch zu groß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den auf die im Behandlungsgut abgeführte Nutzwärine bezogenen Heizleistungsbedarf solcher Öfen und ihren entsprechenden Raumbedarf zu verringern sowie einen guten Wärmeübergang zwischen dem Heizelement und dem Behandlungsgut zu sichern, außerdem einen guten Wärmeausgleich zwischen allen Teilen des den Ofen verlassenden Gutes zu erzielen.The known conveyor ovens mentioned had an undesirably large size Demand for heating power and were in proportion to the cross-section and the length of the item to be treated passed through in the time unit is still too large. The invention The underlying task is the useful heat dissipated in the material to be treated related heating power requirements of such ovens and their corresponding space requirements and a good heat transfer between the heating element and the item to be treated to ensure, moreover, a good heat balance between all parts of the furnace to achieve leaving good.

Diese Aufgabe wird durch eine Kombination einer Anzahl von Merkmalen gelöst. Ein Vorwännofen für bandförinigen Werkstoff ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Ofeneinsatz aus nicht korrodierendem, gut wärineleitendem Material vorm gesehen ist, dessen Masse um ein Vielfaches größer ist als die Masse des in der Ofenzone befindlichen zu erwärmenden bandförmigen Werkstoffes und der einen Längsspalt aufweist, dessen Querschnittshöhe nur wenig größer als die Dicke des durch ihn hindurchgeführten zu erwärmenden bandförmigen Werkstoffes ist, daß der Ofeneinsatz von einem elektrischen Widerstandsheizelement und daß dieses von einer Hülle aus wärmeisolierendem Stoff um,-eben ist.This task is accomplished through a combination of a number of features solved. A preheating furnace for strip-shaped material is thereby according to the invention characterized in that a furnace insert made of non-corrosive, good heat-conducting Material is seen, the mass of which is many times greater than the mass the strip-shaped material to be heated in the furnace zone and the has a longitudinal gap, the cross-sectional height of which is only slightly greater than the thickness of the strip-shaped material to be heated passed through it is that the furnace insert from an electric Resistance heating element and that this is surrounded by a shell made of heat-insulating material.

Bei einem Vorwärmofen nach der Erfindung besteht einerseits ein guter Wärmeübergang vom Heizelement über den Ofeneinsatz zu dem Behandlungsgut, andererseits werden Wärmeverluste durch die Verwendung einer Wärmeschutzhülle herabgesetzt. Durch seine große Masse und än entsprechend großen -Querschnitt bei guter Wärmeleitfähigkeit wirkt der Ofeneinsatz nicht nur als Wärmespeicher, der Temperaturschwankungen bei Geschwindigkeitsunterschieden oder Stillstand herabsetzen hilft, sondem auch vorteilhaft im Sinne des erwünschten Temperaturausgleiches aller Teile des den Ofen verlassenden Gutes bei sicherer Vermeidung jeglicher überhitzungsgefahr. Dabei ergeben sich durch die Terwendung eines mit den genannten Eigenschaften versehenen Ofeneinsatzes und der Wärmeisolation nach außen zugleich ein guter thermischerWirkungsgrad, also Verringerung der aufzuwendenden Heizleistun 'g' und eine Verringerung des Raumbedarfes, da die sonst verwendeten räumlich recht großen keramischen Muffelkörper wegfallen können.In a preheating furnace according to the invention, on the one hand, there is a good one Heat transfer from the heating element via the furnace insert to the item to be treated, on the other hand heat losses are reduced by using a thermal insulation cover. By its large mass and a correspondingly large cross-section with good thermal conductivity the furnace insert does not only act as a heat store, the temperature fluctuations Reducing speed differences or standstill helps, but is also advantageous in terms of the desired temperature equalization of all parts of the furnace leaving the furnace Good things with safe avoidance of any risk of overheating. This results in the use of a furnace insert provided with the properties mentioned and the thermal insulation to the outside at the same time a good thermal efficiency, i.e. reduction the required heating power 'g' and a reduction in space requirements, since the Ceramic muffle bodies otherwise used, which are spatially quite large, can be omitted.

F i g. 1 zeigt ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Vorwärmofens, F i g. 2 zwei Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform desselben.F i g. 1 shows an example of the application of the preheating furnace according to the invention, FIG . Figure 2 shows two views of a preferred embodiment of the same.

In F i g. 1 ist 4 eine Exzenterpresse mit einem Stanzwerkzeug 5. Mit ihm sollen aus einem Metallband 2, das von einem Wickel 3 abläuft, Kleinteile ausgeschnitten und angebogen werden. Da der verwendete Bandwerkstoff bei Raunitemperatur für eine Verarbeitung zu spröde ist-er würde beim Schneiden reißen - und erst recht beim Biegen, durchläuft das kalte Metallband 2 einen Vorwärmofen 1, den es auf beispielsweise 6501 C erwärmt verläßt. Da das erwärmte Metallband, mit 2' bezeichnet, infolge der Wärmeabstrahlung erheblich an Temperatur verliert, bis es das Stanzwerkzeug erreicht, muß es entsprechend hoch über die Verarbeitungstemperatur, die in dem gewählten Beispiel 300' C betragen möge, erwärmt werden. Das führt zu der Forderung, den Ofen möglichst dicht an das Stanzwerkzeug heranzuschieben, was wiederum eine Verkleinerung des Ofens bedingt. Die in F i g. 1 willkürlich angenommeneu Größenverhältnisse können in Wirklichkeit so sein, daß der erfindungsgemäße Vorwärinofen nicht viel größer als das Stanzwerkzeug ist, eine Verkleinerung, die von keinem bekannten Ofen erreicht wird. Entsprechend ist der Abstand des Ofens vom Stanzwerkzeug nicht größer als eine Werkzeugbreite.In Fig. 1 , 4 is an eccentric press with a punching tool 5. With it, small parts are to be cut out and bent on from a metal strip 2 that runs off a roll 3. Since the strip material used is too brittle for processing at room temperature - it would tear when cutting - and especially when bending, the cold metal strip 2 passes through a preheating furnace 1, which it leaves heated to 6501 C, for example. Since the heated metal strip, denoted by 2 ', loses its temperature considerably as a result of the heat radiation until it reaches the punching tool, it must be heated to a correspondingly high level above the processing temperature, which in the example chosen may be 300 ° C. This leads to the requirement to push the furnace as close as possible to the punching tool, which in turn causes the furnace to be made smaller. The in F i g. 1 Arbitrarily assumed new proportions can in reality be such that the preheating furnace according to the invention is not much larger than the punching tool, a reduction which is not achieved by any known furnace. Accordingly, the distance between the furnace and the punching tool is no greater than a tool width.

In F i g. 2 wir an Hand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. Das Hauptmerkmal der Erfindung ist die Verwendung eines Ofeneinsatzes aus nicht korrodierendem, gut wärmeleitendem Material und von großer Masse im Vergleich. zu der Masse des jeweils in der Ofenzone befindlichen Behandlungsgutes. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist dieser Einsatz ein zylindrischer Körper 6 aus nichtrostendem Stahl (oder Kupfer, dessen Oberfläche korrosionsbeständig behandelt ist), der einen Längsspalt 7 aufweist. Die Höhe des Spaltes 7 ist nur wenig größer als die Dicke des Metallbandes, das durch ihn hindurchgeführt wird. Die Breite des Längsspaltes 7 kann größer sein als die Breite des Metallbandes. Der zylindrische Einsatz 6 wird von einem rohrförmigen elektrischen Widerstandsheizkörper 8 umgeben und von diesem erwärmt. Der Heizkörper 8 ist mit einem Stromzuführungskabel 12 an eine Stromversorgung angeschlossen. Um Wärmespannungen in dem Heizkörper - einer keramischen Masse, in die ein Widerstandsdraht eingebettet ist - zu vermeiden, ist der Heizkörper 8 von einem Temperaturausgleichsrohr 9 aus einem gut wärmeleitenden Material umgeben. Eine Wärmegabe an den Außenraum verhindert die Wärmeisolation 10, in die das den Heizkörper 8 umfassende Temperaturausgleichsrohr 9 eingebettet ist, so daß das aus Stahlblech bestehende Ofengehäuse 11 nur handwann wird. In dem Spalt 7 als wirksamem Ofenraum herrscht wegen der großen Wärinespeicherung und der guten Wärmeleitfähigkeit des ihn umgebenden massiven Metallkörpers 6 eine über Länge und Breite konstante Temperatur, so daß das durchlaufende Metallband sehr gleichmäßig erwärmt wird. Im Gegensatz zu bekannten Ofenkonstruktionen fällt bei dem erfindungsgemäßen Ofen die Temperatur zum Ende des Ofenraumes hin nicht ab. Die Abkühlung des erwärmten Metallbandes auf dem Weg vom Ofen zum verarbeitenden Werkzeug kann zum Teil verhindert werden, wenn man das Band auf diesem Weg durch eine wärmeisolierende Hülle laufen läßt. Man braucht das Band dann nicht, wie es in dem Beispiel angeführt wurde, auf das Doppelte der Verarbeitungstemperatur zu erwärmen, es sei denn, eine derartige Erwärmung ist zum Zweck der Gefügeumwandlung geradezu erwünscht.In Fig. 2 the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The main feature of the invention is the use of a furnace insert made of non-corrosive, highly thermally conductive material and of great mass in comparison. to the mass of the material to be treated in the respective furnace zone. In the embodiment according to FIG. 2, this insert is a cylindrical body 6 made of stainless steel (or copper, the surface of which is treated to be corrosion-resistant), which has a longitudinal gap 7 . The height of the gap 7 is only slightly greater than the thickness of the metal strip that is passed through it. The width of the longitudinal gap 7 can be greater than the width of the metal strip. The cylindrical insert 6 is surrounded by a tubular electrical resistance heater 8 and heated by this. The heating element 8 is connected to a power supply with a power supply cable 12. In order to avoid thermal stresses in the heating element - a ceramic mass in which a resistance wire is embedded - the heating element 8 is surrounded by a temperature compensation tube 9 made of a material that conducts heat well. The heat insulation 10, in which the temperature equalization tube 9 encompassing the heating element 8 is embedded, prevents the heat from being given to the outside space , so that the furnace housing 11, which is made of sheet steel, can only be handled by hand. In the gap 7 as an effective furnace space there is a constant temperature over length and width because of the large heat storage and the good thermal conductivity of the solid metal body 6 surrounding it, so that the metal strip running through is heated very evenly. In contrast to known furnace constructions, in the furnace according to the invention the temperature does not drop towards the end of the furnace space. The cooling of the heated metal strip on the way from the furnace to the processing tool can be prevented to some extent if the strip is allowed to run on this way through a heat-insulating sleeve. There is then no need to heat the strip, as was cited in the example, to twice the processing temperature, unless such heating is actually desired for the purpose of structural transformation.

Claims

Claims: 1. Preheating furnace for strip-shaped material, characterized in that a furnace insert (6) made of non-corrosive, highly thermally conductive material is provided, the mass of which is many times greater than the mass of the strip-shaped material (2) to be heated in the furnace zone. and which has a longitudinal gap (7), the cross-sectional height of which is only slightly greater than the thickness of the strip-shaped material to be heated through it, that the furnace insert is surrounded by an electrical resistance heating element (8) and that this is surrounded by a shell made of heat-insulating material.

2. Preheating furnace according to claim 1, characterized in that the heating element consists in a known manner of a resistance wire embedded in a ceramic mass and that a layer of highly thermally conductive material (9) is provided between the heating element (8) and thermal insulation (10). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 447 143, 643 743, 874454.