DE69211879T2

DE69211879T2 - Brenner zur Russerzeugung und Ofen mit einem derartigen Brenner zur Russablagerung

Info

Publication number: DE69211879T2
Application number: DE69211879T
Authority: DE
Inventors: Takakatsu Adachi; Tetsuo Akiyama; Hitoshi Matsumura
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2012-03-27
Also published as: EP0506043B2; ES2091968T5; TW205091B; EP0506043A3; JPH05223221A; DE69211879T3; JP2965730B2; ES2091968T3; US5238229A; EP0506043B1; DE69211879D1; KR920018231A; KR960005762B1; EP0506043A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner und einen Ofen zur Erzeugung und Ablagerung von Ruß gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Bei einem Herstellungsverfahren für kaitgewaizte Streifen bzw. Bänder aus rostfreiem Stahl ist ein Durchlauftemperofen enthalten, und das Band aus rostfreiem Stahl wird nach dem Kaltwalzen beispielsweise hauptsächlich durch abgestrahlte Wärme erwärmt und getempert. In einem derartigen Durchlauftemperofen reflektiert das Band aus rostfreiem Stahl aufgrund seines ausgezeichneten Oberflächenglanzes die Wärmestrahlen, der Wirkungsgrad der Absorption der Strahlungswärme ist gering, die Steigerung der Temperatur ist zeitaufwendig, und die Wärmebehandlungsfähigkeit des Temperofens ist gering.
Dementsprechend wird zur Verbesserung der Wärmebehandlungsfähigkeit von Bändern aus rostfreiem Stahl beispielsweise gemäß der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (KOKOKU) Nr. JP-B2 60-56213 versucht, unter Verwendung eines rußerzeugenden Brenners Ruß auf der Oberfläche des zu tempernden Bands aus rostfreiem Stahl abzulagern und durch Erhöhen der Wärmeabsorptionsrate des Bands aus rostfreiem Stahl eine rasche Erwärmung zu erzielen.
Ein herkömmlicher rußerzeugender Brenner ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. JP-A-2-97812 (1990) offenbart. Gemäß diesem Stand der Technik wird durch Verbrennung von Brennstoffgas bei einem Luftverhältnis von 0,3 oder weniger Ruß erzeugt. Wenn bei einem derart geringen Luftverhältnis Ruß erzeugt wird, lagert sich der Ruß ebenso auf der Spitze des Brenners ab, und die Rußablagerung kann die Düsenöffnung verstopfen, oder die Rußablagerungen bilden allmählich einen Klumpen, und der weiche Rußklumpen wird durch eine Flamme karbonisiert und verfestigt sich zu einer Koksform, so daß keine stabile Flamme erzeugt werden kann. Bei der Erzeugung einer abwärts gerichteten Flamme durch einen herkömmlichen rußerzeugenden Brenner gelangt die Flamme beispielsweise mit den Brennerverkleidungen in Kontakt und kühlt ab, da das spezifische Gewicht der Flamme klein ist, der erzeugte Ruß sammelt sich häufig an der Düsenöffnung an, wobei er die Form eines Eiszapfens bildet, und der weiche Rußklumpen wird, wie vorstehend erwähnt, karbonisiert, verfestigt sich und lagert sich in der Nähe der Düsenöffnung ab. Überdies fällt der Ruß, der sich allmählich an der Düsenspitze bildet, auf das Stahlband, wird im Temperofen unvollständig verbrannt, und verbleibt im anschließenden Kühlbereich oder Dekapierbad, wodurch die Vorrichtung verunreinigt wird. Wenn der rußerzeugende Brenner andererseits derart installiert ist, daß er eine aufwärts gerichtete Flamme erzeugt, sammelt sich der Ruß am Umfang der Düsenspitze nach oben an, und die gleichen Probleme werden verursacht.
Die JP-A-02 101 123 zeigt einen weiteren Schwärzungsbehandlungsofen, der Brennstoff mittels eines Brenners zur Erzeugung von Ruß unvollständig verbrennt, so daß der Ruß auf die Oberfläche eines Stahlbands geschichtet wird. Dieses Dokument beschreibt jedoch keinen Mechanismus zum Verhindern einer Verstopfung der Düsenöffnung oder der Bildung von Klumpen. Das gleiche gilt für die GB-A-1 088 089, in der ein Brenner zum Ausführen einer Stabilisation einer durch die Verbrennung eines Gemischs aus Sauerstoff und einem brennbaren Gas mit einer niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit erhaltenen Flamme beschrieben wird. Gemäß diesem Dokument ist der Brenner derart aufgebaut, daß durch Anordnen eines symmetrischen Drehauslasses für eine zusätzliche Strömung eine Schutzhülle um den Fuß der Flamme gebildet wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Brenner und einen Ofen zur Erzeugung und Ablagerung von Ruß zu schaffen, die zur Bildung einer stabilen Flamme zur Ablagerung von Ruß auf der Oberfläche eines kontinuierlich hindurchgeführten Bands aus rostfreiem Stahl oder ähnlichem geeignet sind, ohne eine Bildung von Ruß auf der Brennerspitze oder auf den Brennerverkleidungen zu ermöglichen, wenn Brennstoffgas mit einem niedrigen Luftverhältnis verbrannt wird.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere Ausführungsformen und vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Erzeugung von Ruß, wobei zum Einspritzen eines vorab gemischten Gases aus Brennstoffgas und reinem Sauerstoff oder stark mit Sauerstoff angereicherter Luft (im folgenden werden beide Gase lediglich als reiner Sauerstoff bezeichnet) mit einer geringeren Strömungsrate als zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffgases erforderlich eine Lufteinbringöffnung am äußeren Umfang einer Düsenöffnung ausgebildet ist und die Flamme durch Einspritzen von Führungsluft von dieser Lufteinbringöffnung weggeleitet wird.
Die Erfindung betrifft ebenso einen Ofen zur Ablagerung von Ruß durch Installation eines Brenners zur Erzeugung von Ruß zur Oberfläche eines zu tempernden Metallbands in einem an der Stromaufseite eines Temperofens installierten Ofen zur Abscheidung von Ruß bei dem der Brenner zur Erzeugung von Ruß durch die Bildung einer Lufteinbringöffnung am äußeren Umfang einer Düsenöffnung zum Einspritzen eines vorab gemischten Gases aus Brennstoffgas und reinem Sauerstoff oder stark sauerstoffangereicherter Luft mit einer geringeren Strömungsrate als zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffgases erforderlich und das Führen der Flamme durch Einspritzen von Führungsluft aus der Lufteinbringöffnung gekennzeichnet ist.
Erfindungsgemäß wird das vorab gemischte Gas aus Brennstoffgas und reinem Sauerstoff von der Düsenöffnung eingespritzt, die Lufteinbringöffnung ist am äußeren Umfang der Düsenöffnung ausgebildet, und Führungsluft wird von der Lufteinbringöffnung eingespritzt, um die Flamme zu führen. Daher wird sozusagen außerhalb der Flamme ein Luftvorhang gebildet, und wenn der rußerzeugende Brenner derart installiert ist, daß die Flamme abwärts gebildet wird, werden eine Aufwärtsbewegung der Flamme durch einen Auftrieb sowie eine Konvektion der Flamme durch ein Führen der Flamme, das einem Umschließen der Flamme von außen entspricht, verhindert, so daß die Flamme wirkungsvoll auf die Oberfläche des Metallbands, beispielsweise eines Bands aus rostfreiem Stahl, gerichtet werden kann. Es ist daher möglich, den Ruß stabil auf der Oberfläche des Metallbands abzuscheiden und zu erzeugen. Da zu diesem Zeitpunkt die Flamme durch den Luftvorhang geführt wird, wie vorstehend ausgeführt, wird verhindert, daß die Flamme mit den zu kühlenden Brennerverkleidungen in Kontakt gelangt, wodurch eine Ablagerung und Ansammlung des Rußes in der Nähe der Düsenöffnung ermöglicht wird, so daß kontinuierlich über einen langen Zeitraum eine stabile Flamme erzeugt werden kann.
Überdies werden erfindungsgemäß durch einen derartigen rußerzeugenden Brenner durch Ablagerung von Ruß auf der Oberfläche eines Metallbands, wie eines Bands aus rostfreiem Stahl, und anschließendes Führen desselben in den Temperofen der Wirkungsgrad der Wärmeabsorption des Bands aus rostfreiem Stahl in dem Temperofen und die Wärmebehandlungsfähigkeit des Temperofens verbessert. Die Erfindung kann ähnlich für einen derart installierten rußerzeugenden Brenner angewendet werden, daß die Flamme entweder nach oben oder zur Seite gerichtet wird.
Da das vorab gemischte Gas aus Brennstoffgas und reinem Sauerstoff oder stark sauerstoffangereicherter Luft von der Düsenöffnung eingespritzt wird, ist daher am äußeren Umfang der Düsenöffnung erfindungsgemäß eine Lufteinbringöffnung zum Einspritzen von Führungsluft ausgebildet, und die Flamme wird derart geleitet, daß sie von außen von der Luft von der Lufteinbringöffnung umhüllt wird, wenn der rußerzeugende Brenner derart installiert ist, daß die Flamme abwärts gebildet wird, wobei eine Aufwärtsbewegung der Flamme durch den Auftrieb und eine Konvektion der Flamme verhindert werden, so daß die Flamme wirksam auf die Oberfläche des Metallbands, wie eines Bands aus rostfreiem Stahl, gerichtet werden kann, wobei selbst dann, wenn der rußerzeugende Brenner derart installiert ist, daß die Flamme entweder aufwärts oder seitwärts erzeugt wird, die Flamme zur Oberfläche des Metallbands gebildet werden kann. Auf diese Weise wird eine Ablagerung des Rußes auf der Brennerspitze, beispielsweise an der Düsenöffnung, verhindert, und es wird eine stabile Flamme erzeugt, so daß der Ruß stabil auf der Oberfläche eines Metallbands, wie eines Bands aus rostfreiem Stahl, abgelagert werden kann. Überdies wird erfindungsgemäß das Band aus rostfreiem Stahl, auf dem der Ruß derart stabil abgelagert wird, anschließend in den Temperofen transportiert, und daher wird der Wirkungsgrad der Wärmeabsorption des Bands aus rostfreiem Stahl verbessert, so daß die Wärmebehandlungsfähigkeit des Temperofens verbessert werden kann.
Andere und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines rußerzeugenden Brenners 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht des rußerzeugenden Brenners von unten;
Fig. 3 ein systematisches Diagramm, das einen Ofen 3 zur Ablagerung von Ruß unter Verwendung von rußerzeugenden Brennern 1, 1a und einen Temperofen 4 zeigt;
Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie A - A in Fig. 3;
Fig. 5 ein systematisches Diagramm, das den Aufbau der Installation eines Ofens 3 an der Bandeingangsseite eines Temperofens 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 6 einen Querschnitt eines rußerzeugenden Brenners gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-B-C-D in Fig. 6; und
Fig. 8 einen Querschnitt der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Querschnitt eines rußerzeugenden Brenners 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 2 ist eine Ansicht des gleichen rußerzeugenden Brenners 1 von unten. Der rußerzeugende Brenner 1 ist, wie in Fig. 3 und Fig. 4 anhand eines Querschnitts entlang der Linie A-A in Fig. 3 dargestellt, derart beschaffen, daß ein kaltgewalztes Band 2 aus rostfreiem Stahl in einen erfindungsgemäßen Ofen 3 zur Ablagerung von Ruß geleitet wird, an seiner Unterseite durch einen ähnlichen Brenner 1a ebenfalls Ruß abgelagert wird und es dann in einem atmosphärischen Temperofen 4 getempert wird. Bei dem Ofen 3 zur Ablagerung von Ruß sind normalerweise mehrere rußerzeugende Brenner 1, 1a über und unter dem Ofenkörper angeordnet, und ihre Reduktionsflammen gelangen zu einem Ausgangskanal 5 in der Richtung eines Pfeils 10 züngelnd mit den oberen und unteren Oberflächen des Bands 2 aus rostfreiem Stahl in Kontakt. Die reduzierende Flamme wird durch eine unvollständige Verbrennung von gasförmigem Brennstoff und einem Luftverhältnis von 0,2 bis 0,6 gebildet. Die von den rußerzeugenden Brennern 1, 1a verbrannten und erzeugten reduzierenden Flammen werden allmählich verbrannt und oxidiert, wobei sie mit den oberen und unteren Oberflächen des Bands 2 aus rostfreiem Stahl in Kontakt stehen, bis sie schließlich Verbrennungsabgas sind. Das derart erzeugte Verbrennungsabgas wird in einem Sammelkanal 8 gesammelt, der hauptsächlich durch den Ausgangskanal 5 und die beiden Seitenkanäle 7 des Ofens 3 verläuft, und wird durch ein vor einem Auslaßkanal 9 installiertes (nicht dargestelltes) Sauggebläse oder ähnliches in die Atmosphäre abgegeben oder erneut in den Verbrennungsofen 4 zugeführt. Durch Aufrechterhalten eines Unterdrucks im Ofen 3 gelangt von außen Luft in den Ofen 3, so daß das Verbrennungsgas fast vollständig verbrannt wird, bis es den Sammelkanal erreicht.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist derart beschaffen, daß außerhalb des Temperofens 4 im Ofen 3 auf der Stromaufseite des Temperofens 4 Ruß auf der Oberfläche des Bands aus rostfreiem Stahl abgelagert wird, eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann jedoch, wie in Fig. 5 dargestellt, auch derart beschaffen sein, daß an der Eingangsseite des Stahlbands 2 an der Stromaufseite im Temperofen 4 Ruß auf der Oberfläche des Bands 2 aus rostfreiem Stahl abgelagert wird.
Der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte rußerzeugende Brenner ist für die Verwendung zur Erzeugung einer abwärts gerichteten Flamme vorzugsweise am oberen Teil des Ofenkörpers des in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ofens 3 installiert. Das Band 2 aus rostfreiem Stahl wird kontinuierlich in die durch den Pfeil 10 dargestellte Richtung befördert.
Ein Düsenteil 11 des rußerzeugenden Brenners 1 erstreckt sich schmal in einer zur Durchgangsrichtung 10 des Bands 2 aus rostfreiem Stahl senkrechten Richtung, d.h. in der Richtung der Breite des hindurchzuführenden Bands 2 aus rostfreiem Stahl (der vertikalen Richtung des Blatts Papier gemäß Fig. 1 bzw. der vertikalen Richtung gemäß Fig. 2), und das Düsenteil 11 weist in Intervallen in der Breitenrichtung mehrere Düsenöffnungen 12 zum Einspritzen eines vorab gemischten Gases auf. Im oberen Teil des Düsenteils 11 ist eine Verbindungsbohrung 13 zur Verbindung mit den Düsenöffnungen 12 ausgebildet, und ein Verteiler 14, der sich horizontal in der Breitenrichtung erstreckt, ist mit der Verbindungsbohrung 13 verbunden. Dem Verteiler 14 wird ein Brennstoffgas, wie Kohlenwasserstoffgas und Methangas, durch ein Zufuhrrohr 15 von außerhalb des Ofens 3 zugeführt. Eine Verbindungsbohrung 16 ist an der Seite des Düsenteils 11 ausgebildet, und der Verbindungsbohrung 16 wird von einem Verteiler 17 reiner Sauerstoff zugeführt. Die Zufuhrströmungsrate an reinem Sauerstoff ist geringer als die für eine vollständige Verbrennung der Menge an von dem Verteiler 14 durch die Verbindungsbohrung 13 in die Düsenöffnungen 12 zugeführtem Verbrennungsgas erforderliche Strömungsmenge
Ein Montageelement 19 des rußerzeugenden Brenners 1 ist an den Verteiler 17 geschweißt, wie durch das Bezugszeichen 20a bezeichnet, und sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite des Düsenteils 11 gemäß Fig. 1 sind Plattenelemente 21 zum Bilden von schmalen Lufteinbringöffnungen 20 gegenüber dem Düsenteil 11 angeordnet. Die Plattenelemente 21 bilden einen Teil einer Innenwand 31 des Ofens 3. Eine Außenwand 32 der Innenwand 31 ist durch ein Dichtungsmaterial 23 an dem Montageelement 19 des rußerzeugenden Brenners 1 befestigt. Mit dem Montageelement 19 des rußerzeugenden Brenners 1 ist über eine Verbindungsbohrung 24 ein Zufuhrrohr 25 verbunden, und dem Zufuhrrohr 25 wird Führungsluft zugeführt. Ein Unterteilungselement 26 ist vom Verteiler 17 zum Montageelement 19 des rußerzeugenden Brenners 1 befestigt, wodurch eine erste Luftkammer 27 gebildet wird, die mit der Verbindungsbohrung 24 in Verbindung steht, wobei eine zweite Luftkammer 28 von dem Unterteilungselement 26 und einem Gehäuse 22 gebildet wird, das ein Teil der Gehäusewand ist. Mehrere Drosselbohrungen 29 sind in dem Unterteilungselement 26 ausgebildet, wodurch die der zweiten Luftkammer 28 von der ersten Luftkammer 27 zugeführte Führungsluft begradigt wird. Durch Bilden der ersten Luftkammer 27 und der zweiten Luftkammer 28 und Anordnen der Drosselbohrungen 29 zum Begradigen der Führungsluft wird die Führungsluft in der zweiten Luftkammer 28 als begradigte Führungsluft von der Lufteinbringöffnung 20 stabil eingespritzt. An der Düsenspitze 35 sind auf der Seite der Innenwand 31 Brennerverkleidungen 30 in dem Plattenelement 21 angeordnet. Kühlwasser wird in einen von der Innenwand 31, dem Plattenelement 21, dem Gehäuse 22 und der durch das Wasser zu kühlenden Außenwand 32 umschlossenen Raum 33 zugeführt. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, sind in Abständen in der Breitenrichtung mehrere Vorsprünge 34 im Düsenteil 11 befestigt, so daß eine Verstopfung oder eine Verringerung der Größe der Lufteinbringöffnung 20 selbst dann verhindert wird, wenn eine thermische Spannung zwischen dem Düsenteil 11 und dem Plattenelement 21 des Gehäuses 22 auftritt.
Der rußerzeugende Brenner 1 spritzt die Führungsluft von der entlang dem Düsenelement 11 angeordneten schmalen schlitzförmigen Lufteinbringöffnung 20 ein und verhindert ein Verbleiben der durch das Verbrennen eines hauptsächlich aus Kohlenwasserstoff mit einem geringen Luftverhältnis bestehenden Brennstoffgases erzeugten Flamme in der Brennerspitze 35. Dies bedeutet, daß die durch die Verbrennung des Brennstoffgases bei einem geringen Luftverhältnis durch den rußerzeugenden Brenner 1 gebildete Flamme eine große Menge an durch die Pyrolyse von Kohlenwasserstoff erzeugtem Kohlenstoff enthält. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die Brennerflamme, deren Temperatur höher als die Umgebungstemperatur ist, aufgrund eines Auftriebs in der Brennerspitze 35 verbleibt. Wenn eine derartige Flamme mit einem hohen Kohlenstoffgehalt mit der auf eine niedrige Temperatur gekühlte Substanz, wie den im äußeren Bereich vor der Düsenspitze 35 angeordneten Brennerverkleidungen 30, in Kontakt gelangt, werden gasförmige Kohlenstoffpartikel verfestigt und in Form von Ruß an der Innenfläche der Brennerverkleidungen 30 vor der Düsenspitze 35 abgelagert. Wenn ein derartiger Zustand über einen langen Zeitraum fortgesetzt wird, wird der Ruß weiter abgelagert und bildet die Form eines Eiszapfens oder Klumpens, wobei er sich in der Nähe der Brennerspitze 35 aufschichtet. Der Erfinder hat festgestellt, daß eine derartige stagnierende Flamme der Grund für eine Rußablagerung ist, und nach einem Aufbau zum Verhindern einer derartigen Stagnation geforscht.
Ursprünglich ist der rußerzeugende Brenner 1 zur Ablagerung von Ruß auf dem Band 2 aus rostfreiem Stahl vorgesehen, und durch Anheben des Luftverhältnisses oder durch Steigern der Umgebungstemperatur wird die Verbrennungsreaktion des Brennstoffs gefördert, so daß der Ruß nicht wirksam auf dem Band 2 aus rostfreiem Stahl abgelagert wird. Zur Verminderung der stagnierenden Flamme wurde versucht, die Geschwindigkeit des Brennstoffstrahls durch Erhöhen der Beschickung mit Brennstoffgas zu steigern oder die Strahlgeschwindigkeit durch Verringern des Durchmessers der Brennerdüsenöffnungen 12 zu erhöhen. Bei einer Steigerung der Beschickung mit Brennstoffgas steigen jedoch die Grundkosten für den Brennstoff, und wenn der Durchmesser der Düsenöffnungen 12 verringert wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die Düsenöffnungen 12 durch Ruß verstopft werden, und der Ruß kann nicht unmittelbar auf der Oberfläche des Bands 2 aus rostfreiem Stahl abgelagert werden. Überdies ist die Beschickung mit Brennstoffgas begrenzt, daher waren dies keine realisierbaren Maßnahmen.
Dementsprechend hat der Erfinder festgestellt, daß es wirkungsvoll ist, die Ablagerung von Ruß durch Verhindern einer Stagnation der Flamme durch Einspritzen von Führungsluft entlang dem äußeren Umfang der Düsenöffnungen 12 zu verhindern. Die Führungsluft führt die Flamme in die Richtung der Spitze 35 des Erenners 1, um ein Verbleiben der Flamme um die Düsenspitze 35 zu verhindern. Dadurch konnte eine Ablagerung von Ruß an der Brennerdüsenspitze 35 verhindert werden. Bei einer weiteren Steigerung der Führungsluft wurde jedoch die Verbrennungsreaktion durch den Sauerstoff in der zugeführten Luft gefördert, wobei festgestellt wurde, daß dies zu dem neuen Problem der Verringerung der Rußablagerungsrate auf dem Stahlband führte. Es ist daher vorzuziehen, Beschickung mit Führungsluft zwischen 150 und 250 % der Beschickung mit dem vorab gemischten Gas zu halten.
Es ist beabsichtigt, das sekundäre Verbrennungsluftverhältnis des Brennstoffgases konstant zu halten, so daß die Beschikkung mit Führungsluft abhängig von der Beschickung mit dem vorab gemischten Gas auf ca. 150 bis 250 % gehalten wird. Indem das sekundäre Verbrennungsluftverhältnis konstant gehalten wird, kann die Verbrennungsreaktion konstant gehalten werden, und der Wirkungsgrad der Rußerzeugung kann unabhängig von der Brennstoffbeschickungsmenge konstant eingestellt werden. Wenn die Beschickungsmenge mit Brennstoffgas gering ist, ist auch das Volumen an Führungsluft klein, da jedoch der Rußgehalt in der Flamme um den Anteil der Verringerung der Beschickung mit Brennstoffgas geringer ist, wird die Rußablagerung verhindert.
Auf diese Weise beträgt das Luftverhältnis des von den Düsenöffnungen 12 eingespritzten vorab gemischten Gases und des gemischten Gases zu der von der Lufteinbringöffnung 20 eingespritzten Führungsluft (d.h. das Verhältnis zwischen dem Sauerstoffvolumen in dem Sauerstoff enthaltenden Gas, das tatsächlich verwendet werden soll, zu dem theoretisch zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffgases erforderlichen Sauerstoffvolumen) beispielsweise 0,2 bis 0,6.
Die Ergebnisse des Experiments des Erfinders werden im folgenden erläutert. Proben aus rostfreiem Stahl wurden 4 Sekunden lang bewegungslos unmittelbar unter den in den Figuren 1 und 2 dargestellten rußerzeugenden Brenner 1 gehalten, und die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse wurden erzielt. Das Brennstoffgas war Butan. Das Beschickungsverhältnis gemäß Tabelle 1 bezieht sich auf das Verhältnis des vorab gemischten Gases, d.h. die Summe V1 aus den Beschickungen mit Butan und reinem Sauerstoff zu dem Beschickungsvolumen V2 an Führungsluft von der Lufteinbringöffnung 20 (= V2/V1) Tabelle 1 Butanbeschickung Beschickung mit vorab gemischten Gas V1 (Nm³/h) Beschickung mit Führungsluft V2 (Nm³/h) Beschickungsverhältnis V1/V2 (%) Bewertung
Der Rußablagerungszustand auf den Proben wurde in fünf Abstufungen bewertet, wobei die Abstufung 1 eine mäßige Ablagerung auf der Oberfläche darstellt, die Abstufung 5 eine ausreichende Ablagerung über die gesamte Oberfläche der Probe darstellt und der Ablagerungszustand durch eine gleichmäßige Unterteilung in fünf Abstufungen bewertet wurde. Aus diesem und weiteren Experimenten ist bekannt, daß die Beschickung mit Führungsluft von der Lufteinbringöffnung 20 vorzugsweise im Beschickungsverhältnisbereich von 150 bis 250 % liegt, wobei die abgelagerte Rußmenge zum Tempern des Bands aus rostfreiem Stahl den Wirkungsgrad seiner Wärmeabsorption verbessert.
Fig. 6 ist ein Querschnitt eines rußerzeugenden Brenners gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie A-B-C-D in Fig. 6 und Fig. 8 ist ein Querschnitt des in den Figuren 6 und 7 dargestellten rußerzeugenden Brenners. Diese Ausführungsform ist der vorstehend beschriebenen ähnlich, und übereinstimmende Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Einspritzöffnung 20 für Führungsluft zwischen den an der Ofenwand angeordneten Brennerverkleidungen 30 und dem Düsenteil 11 ausgebildet. Die Ofenwand kann entweder, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, durch Wasser gekühlt werden, oder aus feuerfestem Material bestehen. Der übrige Aufbau stimmt mit dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsform überein.
Erfindungsgemäß kann der rußerzeugende Brenner in einem weiten Bereich zur Erwärmung nicht nur von rostfreien Stahlbändem, sondern auch von anderen Metallbändern verwendet werden.

Claims

1. Brenner zum Erzeugen von Ruß, mit

einem Düsenteil (11) mit einer Düsenspitze (35) zum Verbrennen eines Kraftstoffgases und Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft mit einem derartigen Verhältnis, daß eine unvollständige Verbrennung zur Rußerzeugung erhalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Düsenteil (11) mit Düsenöffnungen (12) länglich ausgebildet ist und

eine Einspritzöffnung (20) zum Einspritzen von Führungsluft entlang dem Düsenteil (11) vorgesehen ist, zum Führen der erzeugten Ruß enthaltenden Flamme weg von der Düsenspitze (35) des Düsenteils (11).

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenteil (11) vertikal zu einer Durchgangsrichtung (10) eines Stahlstreifens (2) angeordnet ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (20) durch Plattenteile (21) realisiert ist, die gegenüberliegend zu dem Düsenteil (11) angeordnet sind, um längliche Lufteinbringöffnungen zu bilden.

4. Brenner nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis des Kraftstoffgases und des Sauerstoffs in der vorgemischten und mit Sauerstoff hoch angereicherten Luft und der Führungsluft 0,2 bis 0,6 des theoretischen Sauerstoffvolumens beträgt, das für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffgases notwendig ist.

5. Brenner nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzvolumen der Führungsluft 1,5 bis 2,5 mal dern des vorgemischten Gases ist.

6. Ofen zum Erzeugen und Ablagern von Ruß auf einer Oberfläche eines Metallstreifens (2) , der stromauf eines Temperofens (4) installiert ist, mit

einem Innenraum, durch den der Metallstreifen (2) verlaufen kann und

zumindest einem Brenner (1) zur Erzeugung von Ruß, der für eine Ablagerung von erzeugtem Ruß auf dem Metallstreifen (2) montiert ist, wenn der Metallstreifen (2) durch den Innenraum des Ofens (3) verläuft, mit einem Düsenteil (11) mit einer Düsenspitze (35) zum Verbrennen eines Kraftstoffgases und Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft mit einem derartigen Verhältnis, daß eine unvollständige Verbrennung zum Erzeugen von Ruß erhalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Düsenteil (11) mit Düsenöffnungen (12) länglich ausgebildet ist und

7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenteil (11) vertikal zu einer Durchgangsrichtung (10) eines Stahlstreifens (2) angeordnet ist.

8. Ofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (20) durch Plattenteile (21) realisiert ist, die gegenüberliegend zu einem Düsenteil (11) zur Bildung von länglichen Lufteinspritzöffnungen angeordnet ist.

9. Ofen nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis des Kraftstoffgases und des Sauerstoffs in der Vorgemischten mit Sauerstoff hoch angereicherten Luft und der Führungsluft 0,2 bis 0,6 des theoretischen Sauerstoffvolumens beträgt, das für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffgases notwendig ist.

10. Ofen nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzvolumen der Führungsluft 1,5 bis 2,5 mal so groß ist wie das Einspritzvolumen des vorgemischten Gases.