DE102015213111A1 - A method of heating a bricked device and / or an article - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen einer ausgemauerten Einrichtung (1) bzw. eines Gegenstands, bei dem die Ausmauerung (2) der Einrichtung (1) bzw. der Gegenstand durch eine Energiequelle (4) erhitzt wird. Die Energiequelle (4) wird während des Aufheizens der Ausmauerung (2) bzw. des Gegenstands bis zum Erreichen von deren bzw. dessen Zieltemperatur als Funktion eines vorbestimmten Sollwertes für einen innerhalb der Ausmauerung bzw. des Gegenstands (2) erzeugten Temperaturgradienten gesteuert, wobei der vorbestimmte Sollwert für diesen Temperaturgradienten unter Berücksichtigung zumindest eines Material-Kennwertes gebildet aus spezifischer Wärmekapazität (cp), Wärmeleitfähigkeit (λ), Dichte (ρ) und/oder maximal zulässiger thermischer Spannung (σTmax) bestimmt wird.The invention relates to a method for heating a bricked-up device (1) or an object, in which the lining (2) of the device (1) or the object is heated by an energy source (4). The energy source (4) is controlled during the heating of the lining (2) or of the object until it reaches its target temperature as a function of a predetermined setpoint for a temperature gradient generated within the lining or the object (2), wherein the predetermined setpoint for this temperature gradient, taking into account at least one material characteristic formed of specific heat capacity (cp), thermal conductivity (λ), density (ρ) and / or maximum allowable thermal stress (σTmax) is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen einer ausgemauerten Einrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Aufheizen eines Gegenstands nach dem Oberbegriff von Anspruch 13.The invention relates to a method for heating a bricked-up device according to the preamble of
Das Aufheizen des Mauerwerks von ausgemauerten Einrichtungen, z.B. Pfannen auf dem Gebiet der Stahlerzeugung, erfolgt herkömmlich unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Temperaturkurve, die von den Herstellern der Ausmauerung vorgeschrieben wird. Solche vorbestimmten Temperaturkurven können in der Praxis durch eine geeignete Einstellung der thermischen Leistung eines Brenners oder durch die Regulierung der Luftzahl des Brenners realisiert werden. Heating masonry from bricked-up equipment, e.g. Pans in the field of steelmaking are conventionally made taking into account a predetermined temperature curve prescribed by the bricklaying industry. Such predetermined temperature curves can be realized in practice by a suitable adjustment of the thermal performance of a burner or by the regulation of the air ratio of the burner.
Aus
Die obigen herkömmlich bekannten Verfahren zum Aufheizen von ausgemauerten Eirichtungen, unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Temperaturkurve wie vorstehend erläutert, unterliegen dem Nachteil, dass für vorgegebene Aufheiz- bzw. Temperaturkurven keine lokalen Temperaturgradienten für die Ausmauerung, in örtlicher oder zeitlicher Hinsicht, berücksichtigt werden. Insoweit sind hohe Sicherheitsbereiche für die Aufheizkurven vorzusehen, um in jedem Fall eine Schädigung der Ausmauerung zu vermeiden. Diese Sicherheitsbereiche führen dann nachteilig zu einer relativ langen Aufheizzeit, bis für die Ausmauerung eine Zieltemperatur erreicht wird. The above conventionally known methods for heating bricked-up areas, taking into account a predetermined temperature curve as explained above, are subject to the disadvantage that no local temperature gradients for the lining, in local or temporal terms, are taken into account for given heating or temperature curves. In that regard, high security areas must be provided for the heating curves, in order to avoid damage to the brick lining in each case. These safety areas then disadvantageously lead to a relatively long heating time until a target temperature is reached for the lining.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Aufheizen einer ausgemauerten Einrichtung bzw. eines Gegenstands effizienter – nämlich mit einer verkürzten Aufheizzeit bis zum Erreichen einer vorgegebenen Zieltemperatur – und gleichzeitig schonend für das Material der Ausmauerung bzw. Gegenstands zu gestalten.Accordingly, the invention has the object, the heating of a bricked device or an object more efficient - namely with a shortened heating time to reach a predetermined target temperature - and at the same time to make gentle for the material of the lining or object.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. The above object is achieved by a method having the features of
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dient zum Aufheizen einer ausgemauerten Einrichtung, bei dem die Ausmauerung der Einrichtung durch eine Energiequelle erhitzt wird. Die Energiequelle wird während des Aufheizens der Ausmauerung bis zum Erreichen einer vorgegebenen Zieltemperatur der Ausmauerung als Funktion bzw. in Abhängigkeit eines vorbestimmten Sollwertes für einen Temperaturgradienten, der sich innerhalb der Ausmauerung bildet bzw. darin einstellt, gesteuert. Hierbei wird der vorbestimmte Sollwert für diesen Temperaturgradienten unter Berücksichtigung zumindest eines Material-Kennwertes der Ausmauerung bestimmt, wobei ein solcher Material-Kennwert der Ausmauerung aus einer Gruppe von Kennwerten gebildet aus spezifischer Wärmekapazität cp, Wärmeleitfähigkeit (λ), Dichte (ρ) und/oder maximal zulässige thermische Spannung (σTmax) gewählt wird. The method of the present invention is for heating a bricked device in which the lining of the device is heated by an energy source. The energy source is controlled during the heating of the lining until it reaches a predetermined target bricking temperature as a function or as a function of a predetermined target value for a temperature gradient which forms within the bricklaying or adjusts therein. In this case, the predetermined setpoint value for this temperature gradient is determined taking into account at least one material characteristic value of the lining, wherein such a material characteristic value of the lining consists of a group of characteristic values formed from specific heat capacity c p , thermal conductivity (λ), density (ρ) and / or maximum permissible thermal stress (σ Tmax ) is selected.
Bezüglich des innerhalb der Ausmauerung gebildeten Temperaturgradienten und des entsprechenden vorbestimmten Sollwertes darf darauf hingewiesen werden, dass es sich hierbei um einen lokalen Gradienten handelt, der nachfolgend auch mit dT/dx bezeichnet wird.With regard to the temperature gradient formed within the lining and the corresponding predetermined setpoint, it should be pointed out that this is a local gradient, which is also referred to below as dT / dx.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass das Aufheizen der Ausmauerung einer ausgemauerten Einrichtung in Kenntnis bzw. unter Berücksichtigung von zumindest einer Materialeigenschaft bzw. eines Material-Kennwertes der Ausmauerung erfolgt, nämlich spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Dichte und/oder maximal zulässige thermische Spannung der Ausmauerung. Mit zumindest einem solchen Material-Kennwert kann der vorbestimmte Sollwert für den Temperaturgradienten bestimmt werden, der für das Aufheizen der Ausmauerung einzuhalten ist und als Grundlage für die Ansteuerung der Energiequelle dient. Hierdurch ist es möglich, die Energiemenge, die in die Ausmauerung zu deren Aufheizen einzubringen ist, zeitlich zu maximieren. Insbesondere für den Fall, dass ein solcher vorbestimmter Sollwert für den Temperaturgradienten auch unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen thermischen Spannung bestimmt worden ist, wird nach der vorliegenden Erfindung zuverlässig gewährleistet, dass beim Aufheizen der Ausmauerung maximal zulässige thermische Spannungen innerhalb der Ausmauerung nicht überschritten werden und entsprechend das Steinmaterial der Ausmauerung nicht geschädigt wird. Anders ausgedrückt, führt die Kenntnis bzw. eine Berücksichtigung einer maximal zulässigen thermischen Spannung für das Material der Ausmauerung, in Verbindung mit einer Prozessführung, bei der eine maximal zulässige thermische Spannung nicht überschritten wird, vorteilhaft zu einer schonenden Materialaufheizung und zu einer Erhöhung von Standzeiten, z.B. für Gießpfannen oder dergleichen. The invention is based on the essential finding that the heating of the lining of a bricked-up device takes place with knowledge or consideration of at least one material property or material characteristic value of the lining, namely specific heat capacity, thermal conductivity, density and / or maximum permissible thermal stress the lining. With at least one such material characteristic value, the predetermined setpoint value for the temperature gradient can be determined, which must be adhered to for heating up the lining and serves as the basis for the control of the energy source. This makes it possible to maximize the amount of energy to be incorporated into the lining to heat it up. In particular, in the event that such a predetermined setpoint for the temperature gradient has been determined taking into account a maximum allowable thermal stress is ensured according to the present invention reliably that when heating the lining maximum allowable thermal stresses within the lining are not exceeded and accordingly the stone material of the lining is not damaged. In other words, the knowledge or consideration of a maximum allowable thermal stress for the material of the lining, in conjunction with a process control in which a maximum allowable thermal stress is not exceeded, advantageously leads to a gentle material heating and to an increase in service life, eg for ladles or the like.
Ergänzend ist es möglich, die Aufheizkurve zum Aufheizen der Ausmauerung in Abhängigkeit von deren Dicke, z.B. von einer radialen Dicke der Ausmauerung in einer Gießpfanne oder dergleichen, einzustellen. In addition, it is possible to use the heating curve for heating the lining depending on its thickness, e.g. of a radial thickness of the lining in a ladle or the like.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann beim Aufheizen der Ausmauerung ein darin erzeugter Temperaturgradient erfasst werden, der dann als Regelgröße für eine Ansteuerung der Energiequelle verwendet wird. Die Erfassung eines Temperaturgradienten, der sich innerhalb der Ausmauerung bildet, liefert eine Information über einen zeitlich und örtlich lokalen thermischen Zustand der Ausmauerung. Basierend auf dieser Information ist es nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft möglich, die Energiequelle zum Aufheizen der Ausmauerung entsprechend zu regeln. In an advantageous embodiment of the invention, a temperature gradient generated therein can be detected during heating of the lining, which is then used as a control variable for controlling the energy source. The detection of a temperature gradient that forms within the lining provides information about a temporally and locally local thermal condition of the lining. Based on this information, it is advantageously possible according to the present invention to regulate the energy source for heating the lining accordingly.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Ausmauerung zumindest eine Sensoreinrichtung zur Erfassung des in der Ausmauerung erzeugten Temperaturgradienten angeordnet ist. Hierbei ist dann die Energiequelle mit einer solchen Sensoreinrichtung messtechnisch über eine Regelstrecke verbunden, wobei die Energiequelle in Abhängigkeit der Messwerte der Sensoreinrichtung und als Funktion des vorbestimmten Sollwertes für den Temperaturgradienten geregelt wird. Eine solcher Art innerhalb der Ausmauerung angeordnete Sensoreinrichtung ermöglicht vorteilhaft die Bereitstellung von genauen Informationen bezüglich des zeitlich und örtlich lokalen thermischen Zustands der Ausmauerung, womit dann eine geeignete Regelung der Energiequelle zum Aufheizen der Ausmauerung möglich ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft zur Bestimmung des Verschleisszustands einer Gießpfanne, oder bei unbekannten Materialwerten einer Gießpfanne bzw. von deren Ausmauerung. In an advantageous embodiment of the invention can be provided that within the lining at least one sensor device is arranged for detecting the temperature gradient generated in the lining. In this case, the energy source is then connected to such a sensor device by measurement via a controlled system, the energy source being regulated as a function of the measured values of the sensor device and as a function of the predetermined desired value for the temperature gradient. Such a type of sensor device disposed within the lining advantageously enables the provision of accurate information regarding the temporal and local local thermal state of the lining, which then permits suitable regulation of the energy source for heating the lining. This is particularly advantageous for determining the wear state of a ladle, or for unknown material values of a ladle or its lining.
In Bezug auf die vorstehend genannte Sensoreinrichtung ist es zweckmäßig, dass mit ihr auch eine Temperatur direkt an einer Oberfläche der Ausmauerung erfasst wird, die an die Einwirkung der Energiequelle angrenzt, und beispielsweise direkt an eine Flamme eines Brenners oder dergleichen angrenzt. In dieser Weise kann durch die Sensoreinrichtung ein Temperaturgradient für die Ausmauerung erfasst werden, der sich beim Aufheizen der Ausmauerung zwischen einer Oberfläche der Ausmauerung, die an die Einwirkung der Energiequelle angrenzt, und einem inneren Bereich der Ausmauerung einstellt.With respect to the above-mentioned sensor device, it is appropriate that with her as well a temperature is detected directly on a surface of the lining adjacent to the action of the energy source and, for example, directly adjacent to a flame of a burner or the like. In this way, a temperature gradient can be detected by the sensor device for the lining, which adjusts during heating of the lining between a surface of the lining, which adjoins the action of the energy source, and an inner region of the lining.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Energiequelle derart gesteuert werden, dass beim Aufheizen der Ausmauerung ein darin erzeugter Temperaturgradient bis zum Erreichen der Zieltemperatur für die Ausmauerung einen konstanten Wert annimmt. Dies hat den Vorteil, dass das Aufheizen sowohl materialschonend als auch effizient, d.h. mit einer kurzen Aufheizzeit erfolgt.In an advantageous embodiment of the invention, the energy source can be controlled such that when heating the lining a temperature gradient generated therein assumes a constant value until reaching the target temperature for the lining. This has the advantage that the heating is both material-friendly and efficient, i. with a short warm-up time.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Energiequelle derart gesteuert werden, dass beim Aufheizen der Ausmauerung ein darin erzeugter Temperaturgradient den vorbestimmten Sollwert für den Temperaturgradienten nicht überschreitet. Hierdurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass eine Schädigung des Materials der Ausmauerung in jedem Fall vermieden wird, insbesondere dadurch, dass die maximal zulässigen thermischen Spannungen für die Ausmauerung nicht überschritten werden. In an advantageous development of the invention, the energy source can be controlled in such a way that, when the brick lining is heated, a temperature gradient generated therein does not exceed the predetermined target value for the temperature gradient. In this way, it is advantageously ensured that damage to the material of the lining is avoided in any case, in particular in that the maximum permissible thermal stresses for the lining are not exceeded.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Energiequelle derart gesteuert werden, dass beim Aufheizen der Ausmauerung ein darin erzeugter Temperaturgradient zumindest 80%, vorzugsweise zumindest 90%, weiter vorzugsweise zumindest 95% des vorbestimmten Sollwerts für den Temperaturgradienten beträgt. Hierdurch ist vorteilhaft gewährleistet, dass die Energiemenge, die in die Ausmauerung einzubringen ist, zeitlich maximiert ist und die daraus resultierende Aufheizzeit verringert bzw. minimiert ist. In dieser Weise wird der Ausmauerung im Wesentlichen genau die Energiemenge zugeführt, die deren Material „noch aushält“, ohne dabei Schaden zu nehmen. Die Tatsache, dass in Folge der Steuerung bzw. Regelung der Energiequelle der innerhalb der Ausmauerung erzeugte Temperaturgradient ggf. nicht exakt 100% des entsprechenden vorbestimmten Sollwerts entspricht, sondern beispielsweise nur 80%, 90% oder zumindest 95% dieses vorbestimmten Sollwertes beträgt, kann als „Sicherheitsfaktor“ verstanden werden, um beim Aufheizen der Ausmauerung auf der sicheren Seite zu liegen. In an advantageous embodiment of the invention, the energy source can be controlled such that during the heating of the lining a temperature gradient generated therein is at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% of the predetermined setpoint for the temperature gradient. This advantageously ensures that the amount of energy that is to be introduced into the lining is maximized in time and the resulting heating time is reduced or minimized. In this way, the lining is supplied with the amount of energy that essentially "withstands" its material without being damaged. The fact that as a result of the control or regulation of the energy source of the temperature gradient generated within the lining may not exactly equal 100% of the corresponding predetermined setpoint, but for example, only 80%, 90% or at least 95% of this predetermined setpoint is, as "Safety factor" to be on the safe side when heating the brick lining.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass der tatsächliche Temperaturgradient, der innerhalb der Ausmauerung erzeugt wird, entweder konstant sein kann, oder alternativ einen zeitlich variablen Wert aufweisen kann. Hierbei ist es möglich, dass der Temperaturgradient für die gesamte Zeitdauer des Aufheizens der Ausmauerung oder für einen Teilbereich dieser Zeitdauer eine beliebige zeitliche Veränderung aufweisen kann. Eine solche zeitliche Veränderung des Temperaturgradienten wird durch eine geeignete Steuerung der Energiequelle erzielt, wobei der Temperaturgradient, der sich in der Ausmauerung bildet, entweder kleiner als der entsprechende vorbestimmte Sollwert gewählt wird, oder kurzzeitig auch größer als dieser Sollwert. Beispielsweise ist es möglich, dass der tatsächliche Temperaturgradient innerhalb der Ausmauerung in einem Bereich zwischen 40 % und 120 % des vorbestimmten Sollwertes für den Temperaturgradienten schwankt. It should be noted that the actual temperature gradient generated within the lining may either be constant, or alternatively may have a time-varying value. In this case, it is possible for the temperature gradient to have an arbitrary temporal change for the entire duration of the heating of the lining or for a portion of this period. Such a temporal change of the temperature gradient is achieved by a suitable control of the energy source, wherein the temperature gradient that forms in the lining, either smaller than the corresponding predetermined setpoint is selected, or briefly greater than this setpoint. For example, it is possible for the actual temperature gradient within the lining to vary in a range between 40% and 120% of the predetermined setpoint for the temperature gradient.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerung der Energiequelle zum Aufheizen der Ausmauerung in Abhängigkeit von einer Datenbank erfolgt, in der Messwerte in Bezug auf vorbestimmte Materialien für die Ausmauerung gespeichert sind. Bezüglich einer solchen Datenbank darf darauf hingewiesen werden, dass hierin entsprechende Daten in Bezug auf das Material einer Ausmauerung einer konkreten ausgemauerten Einrichtung abgespeichert sind, wobei diese Daten beispielsweise in Vorversuchen ermittelt worden sind. Falls eine Steuereinrichtung für die Energiequelle signaltechnisch mit der Datenbank verbunden ist, ist es möglich, die Energiequelle geeignet in Abhängigkeit von Daten, die in der Datenbank gespeichert sind, anzusteuern. In an advantageous development of the invention, it can be provided that the control of the energy source for heating the lining takes place as a function of a database in which measured values relating to predetermined materials for the lining are stored. With respect to such a database, it should be pointed out that data corresponding thereto are stored in relation to the material of a lining of a concrete bricked-up facility, this data having been determined, for example, in preliminary tests. If a control device for the energy source is technically connected to the database, it is possible to control the energy source appropriately in dependence on data stored in the database.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Innenraum der ausgemauerten Einrichtung zumindest ein Temperatursensor angeordnet ist, durch den beim Aufheizen der Ausmauerung eine Temperatur innerhalb des Innenraums der ausgemauerten Einrichtung gemessen wird und entsprechende Daten dann an die Datenbank übersandt werden. Dies führt zu dem Vorteil, dass eine direkte Auswirkung der Energiequelle auf die Temperatur des Innenraums zusätzlich für das Aufheizen der Ausmauerung berücksichtigt wird. In an advantageous development of the invention it can be provided that at least one temperature sensor is arranged in the interior of the bricked-up device, by which a temperature within the interior of the bricked-up device is measured during heating of the lining and corresponding data is then sent to the database. This leads to the advantage that a direct effect of the energy source on the temperature of the interior is additionally taken into account for the heating of the lining.
Ergänzend oder alternativ zur Ansteuerung der Energiequelle auf Grundlage von Daten, die im Wege von Vorversuchen ermittelt und entsprechend in der Datenbank abgespeichert worden sind, ist es auch möglich, die Daten zur Ansteuerung der Energiequelle simultan zu berechnen, nämlich auf Grundlage der Daten der Sensoreinrichtung (zur Bestimmung eines Temperaturgradienten innerhalb der Ausmauerung) und/oder des Temperatursensors (zur Bestimmung einer Temperatur im Innenraum der ausgemauerten Einrichtung, die aufgeheizt werden soll). Additionally or alternatively to the control of the energy source on the basis of data which have been determined by means of preliminary tests and stored in the database, it is also possible to calculate the data for controlling the energy source simultaneously, namely on the basis of the data of the sensor device ( for determining a temperature gradient within the lining) and / or the temperature sensor (for determining a temperature in the interior of the bricked-up device which is to be heated).
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann auf dem Gebiet der Stahlerzeugung eingesetzt werden. Für diesen Fall kann es sich bei einer ausgemauerten Einrichtung, für die ein Aufheizen vorgesehen bzw. notwendig ist, beispielsweise um einen Ofen, eine Pfanne, einen Konverter, einen Verteiler oder dergleichen handeln. The process of the present invention can be used in the field of steelmaking. In this case, it may be a bricked-up device for which heating is required or necessary, for example, an oven, a ladle, a converter, a distributor or the like.
Bezüglich der Energiequelle darf darauf hingewiesen werden, dass es sich hierbei um einen Brenner handeln kann, mit dem ein sogenanntes Pfannenfeuer zum Aufheizen der Ausmauerung beispielsweise einer Gießpfanne erzeugt wird.With regard to the energy source may be noted that this may be a burner with which a so-called pan fire for heating the lining of, for example, a ladle is generated.
Durch ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, benötigte Aufheizzeiten für eine ausgemauerte Einrichtung beträchtlich zu vermindern, wobei gleichzeitig die Lebensdauer der Ausmauerung durch ein solch beschleunigtes Aufheizen nicht reduziert wird. Im Ergebnis lassen sich hierdurch Prozesszeiten beispielsweise auf dem Gebiet der Stahlerzeugung, wenn es sich bei der aufzuheizenden ausgemauerten Einrichtung um eine Gießpfanne oder dergleichen handelt, beträchtlich reduzieren. Im Sinne der Erfindung wird der Aufheizvorgang für eine ausgemauerte Einrichtung als ein abgestimmtes System aus Wärmequelle und aufzuheizender ausgemauerter Einrichtung verstanden, mit der Zielsetzung, ein möglichst schnelles Aufheizen auf die vorgegebene Zieltemperatur zu erreichen, ohne dass dabei – wie bereits erläutert – die Lebensdauer der aufzuheizenden Ausmauerung reduziert wird. By a method according to the present invention, it is possible to considerably reduce required heating times for a bricked-up device, while at the same time not reducing the lifetime of the lining by such accelerated heating. As a result, process times, for example, in the field of steelmaking, when the bricked-up device to be heated is a ladle or the like, can be significantly reduced. For the purposes of the invention, the heating process for a bricked-out device is understood to be a tuned system of heat source and bricked-up device, with the aim of achieving the fastest possible heating to the predetermined target temperature without - as already explained - the life of the aufheizenden Wall lining is reduced.
Ein weiterer Vorteil für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass dessen Implementierung mit bereits bestehenden technischen Einrichtungen erfolgen kann. Anders ausgedrückt, bedarf es zur Realisierung der Erfindung lediglich einer geeigneten programmtechnischen Einrichtung, um – wie erläutert – eine Energiequelle zum Aufheizen der Ausmauerung als Funktion eines vorbestimmten Sollwertes für den innerhalb der Ausmauerung erzeugten Temperaturgradienten anzusteuern.Another advantage of the method according to the present invention is that it can be implemented with existing technical facilities. In other words, in order to implement the invention, only a suitable program-technical device is required in order, as explained, to control an energy source for heating the lining as a function of a predetermined setpoint for the temperature gradient generated within the lining.
Weitere Vorteile der Erfindung werden begründet durch:
- – Brennstoffeinsparung,
- – Erhöhung der Standzeit für die Ausmauerung einer ausgemauerten Einrichtung,
- – erhöhte Prozessflexibilität im Bereich der Stahlerzeugung, durch eine Reduzierung der notwendigen Aufheizzeit für ausgemauerte Einrichtungen, Öfen, Pfannen, Konverter, Verteiler oder dergleichen, und
- – Reduzierung der notwendigen Gesamtzahl von Pfannen wegen der soeben genannten höheren Prozessflexibilität.
- - fuel saving,
- - increasing the service life for the bricking out of a bricked-up facility,
- Increased process flexibility in the field of steelmaking, by reducing the necessary heating time for bricked-up facilities, ovens, pans, converters, distributors or the like, and
- - Reduction of the necessary total number of pans due to the higher process flexibility just mentioned.
Alternativ zur Anwendung auf dem Gebiet der Stahlerzeugung ist es auch möglich, die Erfindung allgemein zum Aufheizen eines Gegenstands einzusetzen, insbesondere eines Gegenstands aus wärmeempfindlichen Material, bei dem während des Aufheizen die Gefahr einer Bildung von Spannungsrissen besteht. As an alternative to application in the field of steelmaking, it is also possible to use the invention in general for heating an article, in particular an article of heat-sensitive material in which there is a risk of stress cracking during heating.
Entsprechend betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Aufheizen eines solchen aufzuheizenden Gegenstands, bei dem der Gegenstand durch eine Energiequelle erhitzt wird. Die Energiequelle wird während des Aufheizens des Gegenstands bis zum Erreichen von dessen Zieltemperatur als Funktion eines vorbestimmten Sollwertes für einen innerhalb des Gegenstands gebildeten Temperaturgradienten gesteuert wird, wobei der vorbestimmte Sollwert für diesen Temperaturgradienten unter Berücksichtigung zumindest eines Material-Kennwertes des Gegenstands gebildet aus dessen spezifischer Wärmekapazität cp, Wärmeleitfähigkeit λ, Dichte ρ und/oder maximal zulässiger thermischer Spannung σTmax bestimmt wird. Zweckmäßigerweise kann der Temperaturgradient, der beim Aufheizen des Gegenstands darin gebildet wird, durch eine geeignete Sensoreinrichtung erfasst werden und dann als Regelgröße für eine Ansteuerung der Energiequelle verwendet wird. Accordingly, the invention also relates to a method for heating such an article to be heated, wherein the article is heated by an energy source. The energy source is controlled during heating of the article until reaching its target temperature as a function of a predetermined setpoint for a temperature gradient formed within the article, the predetermined setpoint for that temperature gradient taking into account at least one material characteristic of the article formed from its specific heat capacity c p , thermal conductivity λ, density ρ and / or maximum allowable thermal stress σ Tmax is determined. Conveniently, the temperature gradient formed during heating of the article therein may be detected by a suitable sensor device and then used as a controlled variable for driving the energy source.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufheizen eines Gegenstands entsprechen mutatis mutandis den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11. Advantageous developments of the method according to the invention for heating an object mutatis mutandis corresponding to the
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besteht die Möglichkeit, auf eine Veränderung der Prozessituation geeignet zu reagieren. Beispielsweise kann der Fall eintreten, dass der Zielzeitpunkt, zu dem die Ausmauerung der ausgemauerten Einrichtung bzw. der aufzuheizende Gegenstand die vorbestimmte Zieltemperatur erreichen soll, während der Aufheizung verschoben wird, z.B. um 30 Minuten früher oder später. Entsprechend ist es möglich, die Energiequelle geeignet geändert anzusteuern, so dass dann der Aufheizvorgang an den geänderten Zielzeitpunkt angepasst wird und die Ausmauerung der ausgemauerten Einrichtung bzw. der aufzuheizende Gegenstand dann erst genau zu diesem geänderten Zielzeitpunkt die vorbestimmte bzw. gewünschte Zieltemperatur erreichen. Hierbei kann der Temperaturgradient, der innerhalb der Ausmauerung bzw. dem aufzuheizenden Gegenstand gebildet wird, zeitlich variiert werden, um beispielsweise in kürzerer Zeit die gewünschte Zieltemperatur zu erreichen. In an advantageous embodiment of the invention, it is possible to respond to a change in the process situation suitable. For example, it may be the case that the target time point at which the lining of the bricked-up device or the article to be heated is to reach the predetermined target temperature is displaced during heating, e.g. 30 minutes earlier or later. Accordingly, it is possible to control the energy source suitably changed, so that then the heating process is adapted to the changed target time and the lining of the bricked-up device or the object to be heated then reach the predetermined or desired target temperature only at this modified target time. In this case, the temperature gradient, which is formed within the lining or the object to be heated, can be varied over time in order to achieve the desired target temperature, for example, in a shorter time.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to a schematically simplified drawing is described in detail. Show it:
Die Gießpfanne
Ein Aufheizen der Ausmauerung
Der Brenner
Innerhalb der Ausmauerung
Sowohl die Sensoreinrichtung
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Zum Aufheizen der Gießpfanne
For heating the
Die Ansteuerung des Brenners
Für die Ansteuerung des Brenners
Zusätzlich kann bei der Ausführungsform gemäß
Durch ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Aufheizzeit für beispielsweise eine Gießpfanne
Das Diagramm von
Mögliche Verlaufskurven eines Temperaturgradienten dT/dx sind in
Ausweislich der oberen Abbildung von
Ausweislich der unteren Darstellung von
In der unteren Darstellung von
Die Varianten für den Verlauf des Temperaturgradienten, die in der unteren Darstellung von
Bei einer Anwendung der Erfindung auf dem Gebiet der Stahlerzeugung lassen sich durch das vorstehend genannte Verfahren – bedingt durch eine Maximierung des Wärmestroms, der in die Ausmauerung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19935451 A1 [0003, 0003] DE 19935451 A1 [0003, 0003]
- WO 2008/154595 A2 [0004] WO 2008/154595 A2 [0004]
- KR 20120009104 A [0005] KR 20120009104A [0005]
- KR 20130075280 A [0006] KR 20130075280 A [0006]
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