DE1803965A1

DE1803965A1 - Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE1803965A1
Application number: DE19681803965
Authority: DE
Inventors: Thome William L
Original assignee: Stein and Roubaix SA
Current assignee: Stein and Roubaix SA
Priority date: 1967-10-18
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1969-05-29
Also published as: ES359262A1; FR1603214A; BE722044A; US3446273A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Wärmebehandlung eines Stahlbandes, dessen maximale Temperatur mit großer Genauigkeit geregelt werden soll. Hierzu verwendet man im allgemeinen eine Wärmequelle von niedriger Temperatur, wobei die Behandlung bei der gleichen tiefen Temperatur durchgeführt wird. Bei Stillstand des Vorschubs oder bei sehr langsamem Betrieb erreicht das Stahlband die Temperatur des Ofens, die auf die höchste für das Stahlband zulässige Temperatur eingeregelt ist. In der Praxis ist der Produktionsbetrieb auf solche Fälle beschränkt, in denen das Stahlband höchstens innerhalb eines Bereiches von 15° oder 20° der Ofentemperatur erwärmt werden soll.

Demgegenüber soll die Aufheizung des Metallbandes durch Konvektion mittels eines sehr rasch an dem Band vorbeistreichenden Gases mit relativ hoher Temperatur erfolgen, wobei eine starke Heizquelle verwendet wird. In einem solchen Heizbetrieb erreicht man eine sehr starke Erwärmung, und die Abmessungen der hierzu notwendigen Anlage könne beträchtlich kleiner gehalten werden, so daß die Anlage weniger kostspielig ist. Die Kapazität der Heizeinrichtung für das Stahlband wird beträchtlich erhöht, wenn man den Ofen bei einer Temperatur betreibt, die weit über der höchstzulässigen Temperatur liegt. Bei einer solchen Heizung gibt es normalerweise große Unterschiede in der Maximaltemperatur des Stahlbandes, wenn man den Produktionsbetrieb ändert. Die Wirkun-

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gen von Produktionsschwankungen lassen sich, dadurch kompensieren, wenn man die Temperaturen der Heizelemente, die das zirkulierende Gas erwärmen, variiert. Man hat jedenfalls festgestellt, daß durch Variation der Wärmeübergangszahl die Heizkraft im Konvektionsraum sehr schnell geändert werden kann, so daß sowohl die Produktionsziffer als auch die Gleichmäßigkeit der Behandlung gesteigert werden kann<»

In diesem System richtet sich die Heizkraft im Heizraum für das Stahlband nach dem Bedarf der Charge an Heizleistung in diesem Raum. D.h., dieser Bedarf ändert sich mit der Menge des durch den Heizraum geführten Materials und nach der Endtemperatür, die das Material im Raum erreichen soll. Es werden im Zusammenhang mit der Erfindung zwei Regeleinrichtungen beschrieben, die entweder getrennt oder vorteilhafterweise gemeinsam verwendet werden können«

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Regelsystems für eine Anlage,durch welche ein Material zum Zwecke der Erwärmung hindurchgeführt wirdo Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung, soll mit diesem Regelsystem die Heizkraft der Anlage durch Veränderung der Wärmeubergangszahl geregelt werden.

Das erfindungsgemäße Regelsystem enthält eine Einrichtung, um die Gase für den Wärmeaustausch mit dem Material in Verbindung zu bringen. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um die Gase aufzuheizen. Die Gase werden von der Heizeinrichtung zur Umwälzanlage und von dort wieder zu der Heizeinrichtung gelenkt« Der Winddruok in der Umwälzanlage wird registriert, und ein Signal als Punktion dieses Druckes wird erzeugt. Ein Gerät, welches den Bedarf der Charge ermittelt, erzeugt ein Signal, welches proportional zur Masse des durch den Heizraum laufenden Materials und zur Endtemperatur ist, die das Material in dem Raum erreichen soll. Das Signal für den Winddruck und das "Bedarfssignal"

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für die Charge steuert den Gasdurchsatz in der TJmwälzanlage. Die Anordnung zur Regelung des Gasdurchsatzes kann einen Druckregler enthalten. Das Bedarfssignal für die Charge liefert den Sollwert für den Druckregler, während das Winddruck-Signal dem Druckregler als Pehlersignal zugeführt wird, um die Regelabweichung zum Sollwert in Grenzen zu halten.

Wenn das zu behandelnde Material bandförmig ist, kann das Bedarfssignal für die Charge aus mehreren Größen gewonnen werden, deren erste proportional dem Kaliber des Bandes, deren zweite proportional der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes und deren dritte proportional einer Funktion aus der Temperatur der umgewälzten Gase, der Anfangstemperatur des Bandes und der gewünschten Endtemperatur des Bandes ist. Diese drei Größen werden vorzugsweise durch Multiplikation arithmetisch miteinander verknüpft, um das Bedarfssignal für die Charge zu erzeugen. TJm zu vermeiden, daß das Ergebnis dieser Multiplikation Null wird, wenn eine der drei miteinander zu multiplizierenden Größen Null ist, ist für das Bedarfssignal ein Mindestwert festgelegt. Dieser Mindestwert soll auch dann erzeugt werden, wenn das Bedarfssignal für die Charge unter einen vorgeschriebenen Wert abfällt.

Die TJmwälzanlage für die Gase kann aus einem Gebläse mit Antriebsmotor und den zugehörigen Rohrleitungen bestehen» Das Regelsystem kann außerdem ein Gerät enthalten, welches auf die Temperatur der umgewälzten Gase anspricht und den Durchsatz in der Rohrleitung so lange regelt, bis die Gastemperatur unter einen vorgeschriebenen Wert absinkt, um eine Überlastung des Antriebsmotors zu verhindern. Zur weiteren Sicherheit kann eine auf das Bedarfssignal für die Charge ansprechende Einrichtung vorgesehen sein, die dann einen Alarm auslöst, wenn das Bedarfssignal um einen bestimmten Betrag von einem vorgegebenen Wert abweicht, so daß das Bedienungspersonal feststellen kann, wann das System außerhalb des Segelbereichs arbeitet.

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Für das System kann eine zweite Regelung vorgesehen sein, die vorzugsweise mit der vorstehend beschriebenen ersten Regelung zusammenarbeitet, jedoch für gewisse Systeme auch als Einzelregelung betrieben werden karnio Sie enthält Einrichtungen , um die Temperatur der umgewälzten Gase zu registrieren, die registrierte Temperatur mit einem Temperatur-Sollwert zu vergleichen und um ein Temperatur-Fehlersignal zu erzeugen, welches proportional der Differenz zwischen dem registrierten Wert und dem Sollwert ist. Ein Regler, der auf dieses Fehlersignal und auf das Bedarfssignal für die Charge anspricht, kann die Heizeinrichtung beeinflussen. Das Bedarfssignal wird mit dem Temperatur-Fehlersignal arithmetisch, vorzugsweise durch Multiplikation, zu einem Heizregelungssignal verknüpft. Um das Entstehen eines Regelungssignals mit dem Wert Null zu verhindern, wird bei einem schwachen Sollwert des Bedarfssignals in ähnlicher Weise wie oben beschrieben von einer entsprechenden Einrichtung ein Mindest-Bedarfssignal abgegeben. Eine auf das Temperatur-Fehlersignal ansprechende Kühleinrichtung für die umgewälzten Gase sorgt dafür, daß im unbelasteten Zustand der Anlage eine Überhitzung vermieden wird.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Konvektions-Heizanlage gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für die Regelung der Anlage nach Fig. 1 j

Fig. 3 zeigt die Kühleinrichtung der Anlage nach Fig. 1.

Die Anlage nach der Fig, 1 enthält einen Konvektions-Heizraum 10, der Teil eines geschlossenen Kreises für den Gasstrom der Konvektionsheizung ist» Die Gase werden zum Zwecke des Wärmeaustausches in Kontakt mit einem Stahlband gebracht, welches

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den Heizraum 10 durchläuft. Das Stahlband wandert zwischen einzelnen öffnungen hindurch, die sich an quer liegenden Rohren 11 befinden, die ihrerseits über die Rohrstutzen 12 versorgt werden. Rollenförmige Dichtungen H und 15 am Eingang und am Ausgang dichten das System ab, um die umgewälzten Gase und den geschlossenen Kreis von der AußeäLuft zu isolieren. Der übrige Teil des geschlossenen Kreises besteht aus einer leitung 13, über die das Gas dem Verteilerstutzen 12 zugeführt wird, einer Rückleitung 16, einer Heizeinrichtung 18 für die umgewälzten Gase sowie aus einem Gebläse 17. Das Stahlband wird mittels eines Konveyers bzw_oeines Rollenmitnehmers 21 durch den Raum 10 gezogen. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor bzw. einen Motorgenerator-Motor-Satz 22« Das Gebläse 17 kann aus einem Ventilator bestehen, der abgesehen vom anfänglichen Hochfahren im Konstantbetrieb läuft.

Bei der Behandlung von bestimmten Metallen, beispielsweise von zahlreichen Legierungen auf Kupfer- oder Aluminiumbasis, für die eine Rauchatmosphäre günstig ist, kann die Heizeinrichtung 18 eine Direktheizung sein. Hierbei kann das überschüssige, von der Direktheizung kommende Atmosphärengas gegebenenfalss abgesaugt werden. In gewissen Fällen, beispielsweise bei der Erwärmung eines Bandes aus Stahl ist jedoch eine indirekte Beheizung durch eine besondere Gasatmosphäre günstiger. Ein solches umzuwälzendes Gas wird dem geschlossenen Kreislauf durch eine (nicht dargestellte) Versorgungsleitung zugeführt, wobei der in der Heizeinrichtung entstehende Rauch abgesaugt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Heizeinrichtung auch mit elektrisch betriebenen Heizelementen ausgestattet sein, die im Zirkulationsweg der Gase angebracht sind, um den Gasen die notwendige Wärmeenergie zuzuführen. Gemäß der Erfindung kann irgendeine der vorgenannten oder eine andere bekannte Heizeinrichtung Verwendung finden.

Das strangförmige, zu behandelnde Material durchläuft zunächst eine Anordnung 30, wo es zu einer Schleife aufgestaut wird. Hierdurch entsteht ein genügend großer Spielraum, um nach dem Leer-

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werden eines Materialwickels das Strangende durch Verspleißung mit dem Anfangs stück eines anderen Wickels 7 zu verbinden,,

Die Erwärmung des Bandes mittels der in der Fig. 1 dargestellten Anlage kann nach folgender Gleichung berechnet werden;

In

Wn • ν.

(D

Die Gleichung kann auch in folgender form geschrieben Werdens

In

2 L

(GA) . (LS)

bzw..:

(2)

(GA) ο(IS)

^K1 ^hrBB ^{+ K}2

A₊₄₆₀ 0,13

In

(3)

Hierbei bedeutet:

^Ts	a Ofentemperatur = Anfangstemperatur des Bandes	jewei-ls in I (°0-32)
^TS2	a Endtemperatur des Bandes
^ht	= Wärmeübergangszahl
A	a Wärmeaustauschzone
W	a Produktion/Zeiteinheit
⁰P	= spez. Wärme des Bandes
P	= Zuleitungsdruck
GA	= Bandkaliber
LS	= VorSchubgeschwindigkeit

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h -g_B = Strahlungskoeffizient
K₁ = Konstante
K₀ = Konstante

Unter der Voraussetzung, daß in den vorstehenden Gleichungen alle Temperaturen konstant sind, existiert für jeden Wert des Produktes (GA) · (LS) ein bestimmter Wert für den Zuleitungsdruck P. Für den normalen Betrieb können alle Temperaturen als konstant angesehen werden, da die Ofentemperatur T^, sich in relativ konstanten Grenzen hält. Außerdem ist die Anfangstemperatur Tg₁ des Bandes bekannt, da die Wickel 7 mit dem Bandmaterial unter gleichbleibenden Temperaturbedingungen gelagert sind. Ebenso ist die gewünschte Endtemperatur des Bandes bekannt. Die Gleichung kann daher mittels Kurvenscheiben gelöst werden, wobei man für jeden Temperaturkomplex eine andere Kurvenscheibe verwenden kann. In der Praxis w&rdßdies für jede gewünschte Metalltemperatur eine gesonderte Kurvenscheibe bedeuten. Mit diesem Konzept kann das Problem automatisch exakt gelöst werden.

Wenn auch das vorgenannte System funktionell am besten ist, so hat es jedoch den Nachteil, daß für jeden Temperaturkomplex eine gesonderte Kurvenscheibe notwendig ist, und daß hierbei eventuelle Fehler auftreten. Alle Punktionen die mit der Temperatur verknüpft sind, können in einer Funktion f (Tp, T₃₂, T₃₁), die nur von Temperaturen abhängt, kombiniert sein. Die Gleichung (2) läßt sich näherungsweise ersetzen durch:

(GA). (LS). Lf(T₁,, T₃₂, Tg₁)J = P (4)

Eine Einrichtung zur Lösung der Gleichung (4) benötigt nur eine einzige Kurve für alle Temperaturbedingungen. Die Funktion f (T-p, Tg₂, Tg₁) kann von einer Tafel abgelesen werden. Der erhaltene Wert aus der Temperaturfunktion kann dann mit dem Ka-

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liber und der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes multipliziert werden, um das Bedarfssignal für die Charge zu ermitteln. Mathematisch gesehen enthält die aus der Gleichung (4) gewonnene näherungsweise lösung einen Fehler, denn wegen der Größe K. -¹VbB hat die rechte Seite der Gleichung (3) auch dann noch einen endlichen Wert, wenn der Zuleitungsdruck P Null ist. Eine graphische Darstellung der Gleichung (3) und der Gleichung (4) in · einem Koordinatenkreuz mit P als Abszisse und (GA).(IS) als Ordinate zeigt jedoch, daß der Unterschied zwischen den durch die Gleichung (3) und die Gleichung (4) bestimmten Kurven innerhalb des gewünschten Betriebsbereiches sehr gering ist.

W Die Gleichung (4) kann auf elektrische Weise ohne Kurvenscheiben gelöst werden, indem man Logerithmen verwendet. Es gilt dann:

log (GA) + log (LS) + log [i(T_p,T_S2,a!_s1)] = 0,35 log P (5) bzw.:

log [(GA)(LS) [fdj,, T₃₂, Tg₁)Ij = 0,35 log P (6)

Die Erfindung erstreckt sich gleichermaßen auf eine Steuerung mittels Kurvenscheibe oder auf die elektrische Lösung der obigen Gleichungen.

In der Figo 2 ist in einem allgemeinen Blockschaltbild ein Regelungssystem für die Anlage nach der Fig. 1 dargestellt. Der in der Fig. 1 mit 100 bezeichnete Block, der den Hauptteil der Regelung enthalten soll, ist in der Fig„ 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Ein Bedarfssignal für die Charge, d.h₀ ein Signal, welches ein Maß für den Bedarf an Heizleistung für die gewünschten Bedingungen im Inneren des Raumes 10 ist, wird von einem entspre-

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oh.ena.en, mit 50 bezeichneten Gerät geliefert. Wie bereits oben im Zusammenhang mit der Gleichung (4) erwähnt worden ist, kann das Bedarfssignal aus drei Größen abgeleitet werden. Ein Kaliberfühler 51 erzeugt eine Spannung bzw. ein Ausgangssignal, welches einen faktor für das Kaliber des in den Raum 10 zu führenden Stahlbandes darstellte Obwohl viele Einrichtungen zur Ausübung einer solchen Funktion im Handel erhältlich sind, kann ein ToIeranzmeßgerät für das Kaliber und ein Leistungselement Verwendung finden, um die Abweichung des Kalibers von einem vorgeschriebenen Wert zu messen. Ein von dieser Messung herrührendes Signal kann verstärkt und mit dem Nennkaliber über einen proportionalen Verstärker verglichen werden, um ein Ausgangssignal für das Gerät 51 zu erzeugen»

Eine Größe für die Vorschubgeschwindigkeit kann aus dem Vorschubfühler 52 gewonnen werden. Dieser fühler kann aus einem Tachometer bestehen, der mit einer an dem Vorschub locker anliegenden Holle verbunden ist» Das Ausgangssignal des Tachometers kann in einem Proportionalverstärker verstärkt werden und ein Signal bzw. eine Spannung liefern, die der Vorschubgeschwindigkeit entspricht«

Ein funktionsgenerator 53 für die Temperaturbedingungen kann aus einer elektrischen Schaltung bestehen, die ein Potentiometer mit einer Unterteilung von 0 bis 100 enthält. Das Potentiometer kann mittels eines Stellgliedes 53a verstellt werden, so daß sich ein Ausgangssignal erzeugen läßt, welches jedem Temperaturzustand des Stahlbandes, der Anfangstemperatur des Bandes und der wirklichen Temperatur der Heizzone proportional ist. Aufgrund der vorgenannten Berechnungen kann ein Diagramm hergestellt werden, welches die gewünschte Einstellung gemäß der Eichskala des Potentiometers für verschiedene legierungen oder Materialien des zu behandelnden Bandes darstellt.

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Ein datenverarbeitendes Element bzw. ein Rechner 60 . dient zur arithmetischen Verknüpfung der drei Signale, die vom Kaliberfühler 51, vom Vorschubfühler 52 und vom Temperatur-Funktionsgenerator 53 geliefert werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches dem Wärmebedarf der Charge entspricht» Der Eechner 60 kann so ausgebildet sein, daß er die Signalgrößen des Kalibers, des Vorschubs und der Temperatur elektrisch miteinander multipliziert und ein Resultat liefert, welches dem Ausdruck auf der linken Seite der obigen Gleichung (4) entspricht. Der Ausgang des Rechners 60 wird vorzugsweise von einem Alarmgerät 61 überwacht, welches das Bedienungspersonal optisch und eventuell akustisch warnt, wenn der Ausgang des Rechners 60 sich ober- W halb oder unterhalb des steuerbaren Bereichs der Anlage befindet»

Da die drei von den Einheiten 51> 52 und 53 gelieferten Werte im Rechner 60 vorteilhafterweise multipliziert werden, liefert dieser Rechner ein Null-Resultat, vi/enn eines der von den besagten Einheiten erzeugten Signale Null ist. Um zu erreichen, daß stets ein Minimumsignal vorhanden ist, bzw_o daß stets eine gewisse Mindestanforderung an die Anlage nach der Mg. 1 gestellt wird, ist eine Schaltung 70 zur Ableitung eines solchen Minimum-Bedarfssignals vorgesehen. Diese Schaltung 70 kann aus einer Spannungsquelle und einem als Spannungsteiler ausgebildeten regelbaren Reihenwiderstand bestehen, an dem das gewünschte Signal abgegriffen und in seiner Größe durch Verstellung des Widerstandsabgriffs eingestellt werden kann«

Die Gleichrichter 62 und 71 stellen eine Anordnung dar, die das Minimum-Bedarfssignal dann anlegt, wenn das Bedarfssignal für die Charge unter einen vorgeschriebenen Wert abfällt. D.h., wenn das Ausgangssignal des Multiplikators bzw. des Rechners 60 schwächer ist, als das von der Schaltung 70 gelieferte Signal, sperrt letzteres den vom Gleichrichter 62 kommenden Signalfluß. Die Ausgangsgröße der Schaltung 70 wird dann in der Hauptregelanordnung 100 weiter verarbeitet. Wenn andererseits das Bedarfssig-

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nal für die Charge am Ausgang des Rechners 60 den von der Schaltung 70 gelieferten Wert übersteigt, wird der Ausgang der Schaltung 70 vom Gleichrichter 71 gesperrt, so daß nur das Bedarfssignal für die Charge in der übrigen Schaltung der Hauptregelanordnung 100 weiterverarbeitet wird.

Ein Druckfühler 81 liefert ein Maß für den Winddruck bzw. Gasdruck in den quer liegenden Düsenrohren 11. Diese Meßgröße wird einem Sender 82 eingegeben, dessen Ausgang somit dem Druck im Inneren der Leitungen 11 entspricht. Der Sender 82 enthält eine mit Kurvenscheiben arbeitende Einheit zur Berücksichtigung der Potenz ,0,35, die gemäß der rechten Seite der Gleichung (4) erforderlich ist.

Ein Druckregler 80 empfängt das vom Rechner 60 kommende Bedarfssignal für die Charge als Sollwerte Dieser Regelsollwert wird mit dem durch die Kurvenscheiben modifizierten Ausgangssignal des Senders 82 verglichen· Mathematisch gesehen vergleicht der Regler 80 die Ausdrücke der rechten und Unken Seite der Gleichung (4) miteinander. Der Ausgang des Druckreglers 80 verstellt über ein Betätigungssystem 83 ein Register für den Kreislauf in der Heizanlage. Das Betätigungssystem enthält einen elektro-pneumatischen umformer und ein mechanisches Stellglied für das Register. Ein Relais TR, welches auf einen von dem Temperaturmesser 91 registrierten Temperaturwert reagiert, betätigt einen Kontakt bzw. Schalter 85, um das Kreislaufregister bei tiefen Temperaturen geschlossen zu halten, damit eine Überlastung des Gebläsemotors vermieden wird.

Während des Normalbetriebs, wird die Vorschubgeschwindigkeit für den Wechsel der Wickel vermindert. Verwendet man beispielsweise ein Kaliber von 0,010, kann die Vorschubgeschwindigkeit auf die Hälfte reduziert werden· Die gewünschte Wärmezufuhr für den Raum 10 verringert sich somit auf die Hälfte. Der Bedarf für die Charge wird dadurch wiedergegeben, daß der Ausgang des

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Vorschubfühlers 52 halbiert wird, wodurch sich ebenfalls das Produkt der Multiplikation im Rechner 60 um den Faktor 2 vermindert» Der Sollwert für den Druckregler 80 fällt ebenfalls auf die Hälfte ab, und die Ansteuerung des Kreislaufregisters . 83 durch das vom Kurvenscheibensender 82 gelieferte Drucksignal bewirkt, daß sich der Druck der umgewälzten G-ase vermindert und sich der für den Anschluß des neuen Wickels gewünschte Regelpunkt einstellt. Da ein solcher Regelzustand nahezu augenblicklich eintritt, ist die Ansprechzeit für das beschriebene Regelsystem kurzer als bei allen bisher für ähnliche Zwecke bekannten Systemen. Die Wirksamkeit des Betriebes und die Gleichförmigkeit der Behandlung wird somit verbessert.

Bei einer solchen nahezu augenblicklichen Veränderung der Beschickung stellt sich eine plötzliche Änderung in der Ofentemperatur ein, ohne daß eine Hilfsregelung erforderlich ist. Wenn keine Hilfsregelungen verwendet werden, liefert das Temperaturanzeigegerät 91 ein Signal an den Regler 92 für den Sollwert der Temperatur, die mit dem Temperatursollwert im Regler verglichen wird. Eine Abweichung des gemessenen Wertes vom vorgeschriebenen Wert steuert normalerweise über den Regler 92 den Heizregler 90 an. Wenn die Heizeinrichtung 18 elektrische Heizelemente enthält, kann der Regler 90 sättigbare Eisenspulen enthalten, die auf das Ausgangssignal des Temperatur-Sollwertreglers 92 ansprechen, wo-, . durch die Summe der über die Induktivitäten zu den Heizelementen in der Heizeinrichtung 18 gelangenden elektrischen Energie gesteuert wird. Wenn man stattdessen eine andere Art von Heizeinrichtungen vorsehen will, können diese gemäß der herkömmlichen Technik von Geräten beaufschlagt werden, die von Temperaturreglern gesteuert sind.

Um eine Noniusregelung zu erhalten, die eine eventuelle momentane Abweichung der Ofentemperatur verhindern soll, kann eine Datenverarbeitungsanlage 65 verwendet werden, die ein Signal zur Regelung des Temperaturbedarfs an den Heizregler 90 abgibt. Diese

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Einheit 65 kann ein Rechner sein, der das von der Einheit 60 gelieferte Bedarfssignal für die Charge mit dem Ausgang des Sollwertreglers arithmetisch, vorzugsweise durch Multiplikation verknüpft» Wenn nun die Vorschubgeschwindigkeit beispielsweise plötzlich auf die Hälfte vermindert wird, halbiert sich der Bedarf für die Charge und der Ausgang des Rechners für den Temperaturbedarf - bzw. Datenverarbeitungseinheit 65 - fällt ebenfalls auf die Hälfte ab. Dies ist deswegen so, weil bei einer plötzlichen Änderung der Beschickung des Ofens der Ausgang des Reglers 92 im wesentlichen konstant bleibt. Der Regler 92 bleibt somit im angenäherten Gleichgewicht und führt alle die gewünschten leichten, untersetzten Nachstellungen durch. Änderungen im Wärmebedarf, die sich aus Abweichungen der Größe des Bandes oder des allgemeinen Temperaturniveaus ergeben, können von dem Temperatur-Sollwertregler 92 herbeigeführt werden.

Der Ausgang des Reglers 92 kann vorteilhafterweise zur Ansteuerung einer Kühleinrichtung 20 verwendet werden. Diese Einrichtung dient zar Kühlung während des Leerlaufbetriebs, damit der Ofen durch den Wärmetransport des Ventilators nicht überheizt wirdo

Die Kühleinrichtung kann irgendeine Form aufweisen, je nach den besonderen Erfordernissen für die Aufheizung des Stahlbandes· Sie kann beispielsweise die Form eines Registers 28 für Frischluftzufuhr sein (vgl. Fig. 5)» wenn das zu erwärmende metallische Band dadurch nicht verdirbt, wie es bei Erwärmung eines Aluminiumbandes der Fall ist« Das Register 28 wird durch einen Betätigungsmechanismus gesteuert, der aus einem elektro-pneumatischen, von dem Ausgang des Reglers 92 beaufschlagten Wandler sowie aus einem Betätigungsglied für das Register bestehen kann. Die Kühleinrichtung kann auch die Gestalt einer Dampf- oder Wasserdüse haben. Dies ist dann möglich, wenn das Metallband aus Legierungen, beispielsweise auf Kupferbasis, besteht, die hierbei nicht verderben· Bei anderen Materialien kann eine indirekte

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Kühlung verwandt werden, so beispielsweise ein indirekter Wärmetauscher 32, der wie in Fig. 1 angedeutet, mit Wasser gekühlt werden kann. Um eine Überhitzung des Wärmetauschers zu vermeiden, kann die Kühlung ununterbrochen erfolgen. Der Betrag der durch den Wärmetauscher 32 vermittelten Kühlung wird von dem Kühlregler 20 bestimmt, der vom Ausgang des Reglers 92 beaufschlagt wird.

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Anlage bei Bandkalibern von 0,25 bis 1,6 mm und Vorschubgeschwindigkeiten von 6 m/Min bis 49m/Min zufriedenstellend arbeitet. Durch die automatische Regelung des Winddruckes in den

ψ Zuleitungen zum Zwecke der Aufrechterhaltung der Bandtemperatur bei Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit und des Kalibers ergeben sich für das vorliegende System viele Vorteile, Bei kontinuierlichen Vorschüben kann die Vorschubgeschwindigkeit um Paktoren 2 oder 3 zu 1 während der Verspleißung vermindert werden, Dies erlaubt die Verwendung von beträchtlich kleineren Reserveschleifen, was eine große Ersparnis bedeutet. Die Regelung, wie sie das beschriebene System darstellt, gleicht Änderungen in der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes aus, wodurch für einen gegebenen Ofen eine höhere Temperaturspitze und eine größere Produktion möglich ist. Die Ansprechszeit des Systems ist sehr kurz und erlaubt eine größere Wirksamkeit und eine bessere G-leichfö'rmigkeit der Behandlung. Es sei bemerkt, daß der Wert des Druckes P leicht mit 0,35 potenziert werden kann, wie es das Konzept vorschreibt. Der verwendete Wert von P veranschaulicht indessen die erfindungsgemäße Lehre.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die dargestellten und· beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele aufzufassen sind und den Bereich der Erfindung keineswegs begrenzen»

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Regelung des Wärmeaustauschs zwischen Gasen, die in einem Kreislauf zwischen Heizmitteln und einem Behandlungsraum umgewälzt werden, und einer Charge, die beim Durchlaufen des Behandlungsraumes mit den Gasen durch eine Anblasvorrichtung in Kontakt gebracht wird, gekennzeichnet durch einen Druckmeßwandler (81, 82), der vom Winddruck der Gase in den Zuführungsleitungen beaufschlagbar ist und ein diesem Druck entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, einen Meßwandler (51, 52, 53, 60) für die Charge, der aus dem durch den Behandlungsraum (10) laufenden Chargenvolumen und der gewünschten Endtemperatur der Charge ein Bedarfssignal erzeugt, sowie einen den Gasdurchsatz im Kreislauf beeinflussenden Regler (83), der von dem im Druckmeßwandler (81, 82) erzeugten Signal und vom Bedarfsignal beaufschlagbar ist.

2„ Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdurchsatzregler (83) einen Druckregler aufweist, für den das Bedarfssignal für die Charge einen veränderlichen Sollwert darstellte

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bandförmigen Charge der Meßwandler für das Bedarfssignal ein Gerät (51) enthält, das ein dem Bandkaliber entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bandförmigen Charge der Meßwandler für das Bedarfssignal ein Gerät (52) enthält , das ein der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes entsprechendes Ausgangssignal erzeugt,

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnte, daß bei einer bandförmigen Charge der Meßwandler

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für das Bedarfssignal ein Gerät (53) enthält, dessen Ausgangssignal proportional einer Punktion der Gastemperatur, der Anfang stemper atur und der gewünschten Endtemperatur des Bandes ist.

β ο Einrichtung nach den Ansprüchen 3, 4.und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwandler für das Bedarfssignal außerdem einen Rechner (60) enthält, der die Signlae, die dem Bandkaliber, der Vorschubgeschwindigkeit und der Punktion der Temperaturen ent- · sprechen, arithmetisch miteinander verknüpft.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (60) ein Multiplikator ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Quelle (70) für ein Mindest-Bedarfssignal, sowie eine Auswahlschaltung (62, 71), die das Mindest-Bedarfssignal dann weiterleitet, wenn das Bedarfssignal unter einem vorgeschriebenen Wert liegt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gasumwälzanlage mit einem motorgetriebenen Gebläse (17) und Rohrleitungen (13> 16) sowie einer von der Gastemperatur beaufschlagten Drosseleinrichtung, die zur Vermeidung einer Überlastung des Gebläsemotors den Gasdurchsatz beim Absinken der Temperatur unter einen vorgegebenen Temperaturwert reduziert.

1O₀ Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein von dem Bedarfssignal beaufschlagbares Alarmgerät (61), welches bei einer bestimmten Abweichung des Bedarfssignals von einem vorgegebenen Wert anspricht.

11o Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Temperatur-Regelstrecke, bestehend aus einem Temperaturmesser (91) für die umgewälzten Gase, einem nachge-

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schalteten Vergleicher (92), der ein fehlersignal erzeugt, welches der Differenz zwischen dem gemessenen Temperaturwert und einem Sollwert entspricht, sowie einen die Heizmittel (18) beaufschlagenden Reglersatz (65, 90), der auf das Fehlersignal und das Bedarfssignal anspricht.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglersatz (65, 90) einen Rechner (65) zur arithmetischen Verknüpfung des !Fehlersignals mit dem Bedarfssignal enthält.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (65) ein Multiplikator ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine Quelle für ein Mindest-Bedarfssignal und eine Auswahlschaltung, die das Mindest-Bedarfssignal dann weiterleitet, wenn das Bedarfssignal einen Tiefstwert erreicht hat.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (20, 20a, 28) für die umgewälzten Gase, die auf das Fehlersignal anspricht, um eine Überhitzung während des Leerlaufbetriebs zu vermeiden.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglersatz (65, 90) der Temperatur-Regelstrecke (91, 92, 65, 90) sowohl von dem Temperatursignal als auch vom Ausgang eines Gebers (51, 52, 53, 60) mit einem Signal beaufschlagbar ist, welches dem durch den Behandlungsraum laufenden Volumen und der gewünschten Endtemperatur der Charge entspricht·

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