DE1907551A1 - Aufheizregelung in einem aus vielen Zonen bestehenden,kontinuierlich heizenden Ofen - Google Patents

Description

bestehenden, kontinuierlich heizenden Ofen

Öle Erfindung betrifft einen kontinuierlich heizenden Ofen und insbesondere eine Regelung der Temperatur eines kontinuierlich auf eine für das Warmwalzen am besten geeignete Temperatur aufgeheisten Stahliuaterials.

Im allgemeinen ist os bei der Temperaturregelung oinos kon~ tinuierlich erhitzenden Ofens erforderlich, daß Metall gleichmäßig auf öino für das Waisen geeignete Temperatur aufgehoiet wird und ontaprechond der für das Waisen erfortlerlichan Waiagaachväriiidigkeit zugeführt-, worden kann» Für dlcaan Zweck hat man in einem kontinuierlich aufheißenden Ofen ein automat la ehe # yerbremmiigarasaleystaia -verwoadet» was jedoch öino Regelung dor Temperatur der Atmosphäre in . dem Ofen ι Jadoch nicht eine Regelung der Temperatur daa αηΓ* *uhui»en<ian Geganstandue selbst iat. Uem^urolg» ist »n bei ülssem boknraiten llsgelayetej« sclnrlorig, den ilatrieb Jos Aufhaiiofons abhHngi^ von don häufig .v ar. Li. ijrondan Abm^saun*. gan tioa aufanhöiasBitdßti Goäenstaatlusj tier Ajitloinng uav Gegon- standsart und der Schwankung dar Afay«ii)hj;5-j--iuhi/.lnili£k*iVt Λ\ι

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regeln, bo daß gegenwärtig nur eine feeteteherado Schablonen«· Steuerung oder eine indirekte Regelung ohne Beachtung dieser Variationen durchgeführt wird und die Bedeutung der ata tostatischen Regelung im wahrsten S inn ο dee Worte« nah eau ausgelöscht ist.

Uio genaue Regelung bsw. Steuerung dar Temperatur in dem Aufheizofen int Hinblick auf derartige verschiedenartige Veränderungen dos aufzuheizenden Gegenstandes, wie sie oben erwähnt sind, hing deshalb von dem hochgradigen Fachwissen, den sehr großen Leistungen und der Sorgfalt des den Ofen Bedienonden ab. Das heißt, daß heute die Regelung dar Temperatur des aufgeheizten Gegenstandes in dem Arbeitaabläuf des Ofens meistens durch Regelung der Atmosphärentemporatür jeder Zone durchgeführt wird, indem die Oborflächontcmpora» tür das aufgeheizten Gegenstandes optisch gemessen wird. Xn diesem Fall jedoch exls-tiert kaina Hormheurtsilung und die Regelung bzw. Steuerung erfolgt aufgrund von jahrelang orworbener Erfahrung und Intuition. Selbst in dem Falle einer Regelung durch Verwendung oiner Rückkoppelungsinformation ergeben sich weiterhin verschiedene Nachteile dadurch, daß eine Zeitverschiebung zwischen der Zeit des Informations= urlialta und dos Arbeitsvorgangiis oiciatiort, weil der Beiilanende die; Information erst erhalten kann, wenn der Ar==, bisltbabiauf schon zu den Folgestufen fortschreitet, d. h» ein Grob= bzw. Vbrwalzen und ein Bndwalzen» Weitere Nachteile ergaben sich dadurch, daß die Xnforaiationen nicht gloichmMßig tfärund das Stadiums der Verformung erfolgen, daß das ätahlaiaterial (aufgeheiat.er Gegenstand), auf dem die Information erasielt \nircle, und das auf tier Baai#; dieser Inform nt ion anaugloicliende Stahloiat-erlal (auf geheiastör-Ge« jetiot-ittd) /Licht insme-r dia glelehim Bigossschaften habeni,> was ti i? AnglelciioTi Kshvriiirig macht. ·. .. f ,-· .

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Weiterhin let in Hinblick auf die Temperatur des aufgeholzten Gegenstände* in oinoa am drei Zonen bestehenden, kontinuierlich aufweisenden Ofens allgemein au bemerken, daß, wenn die Temperatur des aufgeheizten Gegenstandes in der Vorcrhitzungszono nur als eine Funktion der für das Durchführen des aufgeheizten Gegenstandes erforderlichen Zeit, der Verweilzeit und der Menge des aus der Aufheizzone abgeführten Abgases dargestellt wird, d. h« die Menge der fühlbaren WSrme des Abgase«, es im allgemeinen nahezu unmöglich ist, das Aufheizen des erhitzten Materials zu regeln· Wenn der aufgeheizte Gegenstand weiterhin den rotwarmen bzw· rotglühenden Zustand nicht erreicht, ist es schwierig, die Temperatur des erhitzten Gegenstandes selbst am Ende der Vorerhitzfmgszone zu messen. Um jedoch das Aufheizen in dar Aufheissenβ m& genau zu regeln bzw· zu steuern, daß der Gegenstand auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die für eine Wannbearbeitung geeignet ist, ist es unerlässlich, die Temperatur des aufgeheisten Gegenstandes '&« Ende der Vorerhitsungssone genau zu messen, d. h. &m Eingang der Erhitzungszon·· Dies ist jedoch nach den hörköeralichen Verfahren unmöglich.

Im Hinblick auf diese tatsächlich bestehenden, oben erwähn« ten Umstände besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, die Verbrennung in jeder Zone, wie in einem unabhängigen Zustand zu steuern bzw. zu regeln, indem die Eingangs temperatur des aufgeheizten Gegenstandes in jede Zone vorher bestimmt wird, die Bewegungsgeschwindigkeit, die physikalischen Eigenschaften und die Abmessung des aufgeheizten Materials berücksichtigt wird, so daß jede gewünschte Walztemperatur des erhitzton Gegenstandes schließlich erreicht werden kann· Weiterhin soll ein wirtschaftlicher Arbeitsablauf ausgeführt werden, indem das Personal

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verringert und der Brennstoffverbrauch durch automatiachea Betreiben eines kontinuierlich heizenden Ofens bei gutem Wirkungsgrad eingeschränkt wird, so daß der aufgeheizte Gegenstand aus dem Aufheisofen mit jeder gewünschten Temperatur herausgezogen werden kann« Dies bedeutet, daß er» findungsgemäß ein Aufhcizregelsystem in einem aus vielen Zonen bestehenden, kontinuierlich aufheizenden Ofen ge<~ schaffen wird, der aufeinanderfolgend aus einer Vorerhitzungszoü@, einer Heizzone und einer Heißtemperaturzone besteht· Diese Regelung zeichnet sich dadurch aus, daß durch Berechnung die Temperatur eines aufgeheizten Gegenstandes am Eintritt der Heizzone nach einer Bezugsgleichung einer vorher festgelegten Temperatur des aufgeheizten Gegenstandes aus der geregelten oder nicht geregelten Atmosphären= temperatur in der Vorerhitzungszone und der Abmessung, der Bewegungsgeschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaft ton des erhitzten Gegenstandes bestimmt wird, daß die Menge der in der lleizzone zugeführt en Wärm© anhand der vorher bestimmten Temperatur, der Abmessung, der Bewegungegeschwindigkeit und der physikalischen Eigenschaften dos erhitzten Gegenstandes und eine vorher festgelegte Walztemperatur geregelt wird und weiterhin die Menge der zügofuhrten Wärme oder die Bewegungsgoschwindigkeit der Brhitzungezone in der Heißtemperaturzone anhand des Unterschiedes zwischen der oben erwähnten vorher festgelegten Walztemperatur und der Eingangstemperatür der Heißtemperaturzone und der Abmessung und den physikalischen Eigenschaften der Erhitzungszone eingestellt wird· .

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig· 1 zeigt schematisch den Aufbau eines kontinuierlich aufheizenden Ofens« wobei Pig· la einen aus drei Zonen bestehenden kontinuierlich aufheizenden Ofen und Pig· Ib einen aus fünf Zonen bestehenden, kontinuierlich aufholzenden Ofen

Pig. 2 ist ein Blockdiagramoi der erfindungs gemäß en Temperaturregelung des erhitzten Gegenstandes«

Pig. 3 ist ein Diagramm₅ welches erfindungsgemäße Sin» stellwerte und im tatsächlichem Betrieb eingestellte Werte vergleicht.

Fig. ka und kh zeigen die'BrennstoffνοIumenstrame (Schweröl, Beschickungsmenge) in einem kontinuierlich aufheizen« den Ofen, der erfindunsgemäß geregelt wird (a) und in einem kontiuierlich aufheizenden Ofen, der das erfindungsgemäße System nicht verwendet (b)»

Fig. 5 -ist ein Diagraamt, welches die gemessenen Temperaturen des aufgeheizten.Gegenstandes (Br-amme) am Austritt aus der Heißtemperaturzone für den Fall einer Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt·

In dem in Fig. 1'schematisch gezeigten« aus drei Zonen bestehenden, kontinuierlich aufheizende» Ofen ist mit 1 eine Vorerhitzungszone, mit S b£w. 3 eine obere und untere Heiszone, mit k eine Heißteniperatursone und mit 5 ein Teil des aufzuheizenden Gegenstandes bezeichnet. In Pig· 2 bedeutet weiterhin 6 einen Ausgang aus der lleizzone und 8 einen Eintritt in dieselbe. Mit 7 ist ein Eintritt in die Ileifltempera turzone und mit 13 ein Ausgang daraus bezeichnet. <? steht für den zugeführten Brennstoffvolumenstrom in die üeizzone· Mit Io ist die Verbrenmmgsluftmenge, mit 11 eine Einstelltemperatur für einen Heizofen und mit 12 ein Thermometer bezeichnet·

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01· Taoparatar des «ttfgsfcsis&ea Qaymatmnu·* am 9&&m amp. Vorarhitauitgssea· t kmam aural» dia feägaada Weamml ®1ä · ' Punktiaa der Mange «η fihib*r«4r !Wire· de«-Äfcgaeea »im der lleissoae und der Ourehioufaeit d«e «rMtstea durch «ti«

darin lt«deut«a:

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Oeeh*&to feftras di· Tea^erattar as Cad» d· h* α» Eist ritt in die lleis- hmt» Aa&thm±siB®n®

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erbitat«a Qeigoastand·· bsstisant w«rden_t indea

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Die 9« bestiMHte HuttelteepftrAtas' a«. Attest ritt '<&*» e«genetand«e m&$ d«r V«rerhitstts^ssen· wird, daxw si« für d£« ΙΙ·ΐ8ΜΕ··β«2ϊΜ5ί dar Auflislssoa« '

Das Erhitzen des Gegenstandes wli'd hauptsächlich in decs oberen Ueistell und* des» unterem l$elxteil durchgeführt, wobei der Weg des erhitat en Gegenstandes ia dar lleizzono als eine Grenze zwischen beiden Teilen gute Die Regelung der Heizzone und der Uoifltuiaperaturzöne soll anhand von Fig· 2 naher beschrieben werdon.

Die Regelung der Erhitzung in der Hoissone 2 wird hauptsächlich mit der Meistoinperatur und unabhängig von der Regelung der Heißteisperaturzone %, die auf die ileizsone folgt, durchgeführt. Zuerst wirÖ die Temperatur dee erhitzton Gegenstandes am Auetritt au« der Ueiisone 2, di h. am Eintritt 7 der Ueißtemperaturzone, ao festgelegt, daß aio mit der ,für die Wnrmbearboitung in der darauffolgenden Stufe erforderlichen Temperetür tiboreinstiraet. Die Temperatur de· orhitaten Gegenstandes 5 in der Heixsone 2 wird durch Regelung der lioizt empore tür, wie oben angeführt, geregelt. Die Temperatur δ__ο des erhitzten Gegenstandes an obenerwKhnton Austritt 6 aus der Heizzone ist durch die folgende Gleichung als Funktion der lleiztemperatur θ _G„ der iteizzone, dor Bavregungsbeechwindigkeit V™ des erhitsten Gegenstandes, der Tempax*atur δ . des erhitzten Gegenstandes on Eintritt ö in die iieizzoiie, dr r Ahmcesung Og des erhitzten Gegenstandes und der physikalischen Kon« stante P- de« erhitzten Gegenstandes dargestellt«

^ö«o·■- *t ^(ÖGS-^VS* ^Ö«i. ⁰SV *S>

Wenn Vg₁ 5 ., D_s und P_g gegeben sind, kann deshalb die optliaale AtBOspharentenperatur für das Durchlaufen des erhitzten Gegenstandes 5 durch den Austritt 6 der ErhitZungezone.bei einer wirklichen Temperatur, d. h. bei der Sinstellteoa^erä-tur 11 des Aufheizofens« durch die Gleichung bestlmat werden:

^(£W V ³Bi-⁰S". "V

Wenn dia Attnosphärent emp era tür bestimmt ist, können der Zustrom der Brennst of fmeitge 9 und die Verbrennungsluft-= menge Io leicht bestimmt werden. Wenn die Verbrennung durch Verwendung dieser Werte als Einstellwerte geregelt wird, kann die Temperatur des erhitzten Gegenstandes in der Heiz= zone als OptimaItemperatür festgelegt werden»

Wenn die Hegelung der Erhitzung in der Heizzonegeeignet -ist, sollten die tatsächliche Temperatur δ des auf diese

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Weise in der lieizzone erhitzten Gegenstandes und die Temperatur G .' am Eintritt 7 iü die lleiatstaperaturaiono einander ideal gleich sein« üie Temperatur des erhitzten Gegen« Standes, der dia "Heizzone verläßt, wird Jedoch mit dem Thermometer 12 unter Vorwegnahme des Falles gemessen, daß infolge einer äußeren Störung die tatsächliche Temperatur θ dee erhitzten Gegenstandes 5 die vorher festgelegte ' Temperatur am Eintritt in die Heißteinperaturzone nicht er= reichon kann.

Wenn in einem solchen Fall die Temperatur des erhitzten Gegenstandes 5 von der vorher festgelegten Temperatur ab= weicht, muß eine notwendige Aui'heizlcorrektur, wie später beschrieben, durchgeführt werden, um die tatsächliche Tem» peratur am Auetritt aus der Heißtemperatürzone zu eraielen» In dem Fall Jedoch, wo die Temperatur am Austritt aus der Heizzone die vorher festgelegte Temperatur ist, wird für das Erreichen der Heiß tempera tür Wärme hiixzugeführt, Das bedeutet, daß die Regelung dec sir hi tasting oder das Erreichen der Heiß tempera tür in der Heißt emperattarisone k durch« geführt wird, indem aim nachstehende Qezuggleichung auf gleiche Veine Vorwendung findet, wie bei der Wärmeregelung in der üeixzono:

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Darin bedeuten:

§ ' die tatsächliche Temperatur für das Abziehen mo ·

des erhitzten Gegenstandes, ö_fis' die ßrhitzungstemperatur in der Heißtempera-

turzone, - . .

Θ ,' eine Temperatur des erhitzten. Gegenstandes

am Eintritt in die Heißteraperaturzone, Pg* eine physikalische Konstante des erhitzten

Gegenstandes,
Og* eine Abmessung des erhitzten Gegenstandes.

Aus dieser Bezugsgleichung wird die Bewegungsgeschwindigkeit Vg des erhitzten Gegenstandes für das Abziehen bei der tatsächlichen Abziehtemperatur bestimmt zu

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Deshalb wird die Temperatur des erhitzten Gegenstanden am Austritt aus der Heißtemperaturzone durch die Bewegungsgeschwindigkeit auf der Basis der durch die obige Gleichung gegebenen Beziehung geregelt.

Für don Pall, daß die Bewegungsgegchwindigkeit des erhitzten Gegenstandes in der lioißtetnperaturzone, d. h. die Abziehgeschwindigkeit des erhitzten Gegenstandes, durch einen äußeren Paktor, beispielsweise eine WaIzgeschwindig» keit in einer Walze, gegeben ist, wird die tatsächliche Temperatur des erhitzten Gegenstandes durch Einstellen der Heißtamperaturzonenerhit&ung odor der Temperatur der

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geragelt und bastiaert darent

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Dae Vorstehende silt for den fall «in«« ame drei Soaeai -bestehenden Ofens« der keinen Brenner in dor ¥@rerhitsunig8~ sono besitst und bei weleneet «ti.« Tesperatiur dee -/«rhl'tsten Qesonstettdee in der Vorerhitsunseneae nleht den kaum» Allgemein jedoeh Inii», a«l.!»e& Iu doe vielsdmigen Ofens adLt. Breauaer die uaefefeisgiee Sias teilt cm« pejratur für da« Jrhitsen des Ofens &am& Ulm' echwindigkeit für den erhitzte» Sög®ra»t«s&ä für date laufen dmm Austritts-bei der tatsleklienen. -Teapsratvir -fe«« : etiBsnt verden_v-wenn di« Vore^hitjeeaagsSoH»,. die Ke'issoit® «mti die Ueifitesiteraturson® Jeweils als «äötaMsÜB&Is© Öfaia S@- trachtet und. die -Yea^erstiar des erhitstei» @®g®asfe«iadeö ©as , Eintritt des tuialiliMnsigen Ofens odor &xm Se» ©Iseiw ©st^iaten ForaelsmieAl gesieesest oder ^ireelmet werden«unier der -sieß.die tetslelaliehe tmagiQxmtwi? wm. Aum.trltt

stloett wird· Oesbait» Suum eine für das Sfaleass, Umm erhitaten eegenstandes geeignete Ves^erattfir anfowatiseSs tmnut gsaass daduroh erslolt werden» de£ der gleiche aetriebsa&laii? fHa? jeden usabhlngigee Ofen durehgeffinrt wird· 9i& Beispiel fttr den tatsXehliehen Setriet» ein«« Begelsystsos gess^l der vorliageatäen JSrfiadcmg wird naenstesend-.'%»oaehrle1sem»_

Flg. 3 seigt' den Pali, dafi ein !«»ti&ffilejrlieSs ne Ofen dureh das erfindungsgesjiS» ^yst^e l»etriei»en de« Diagram sind- Bit ausgesegsaer Liskk* Plwmmift· de« er« findungsgeaSBea Sys teas und »it gestriegelt er Linie korrigierte wert« (tatslteltliohe Betriebswert·) geaeigti die 'mu£ der Basis der l&iterschlede swiesnem die« Plaaefertea und den tatskohiiehen Vairten ί »oll«Werte» 'vmA let-Merteal

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Wie oue der Daretellung hervorgeht, kann ©ine sehr genaue Regelung erzielt worden.

Fig. k zeigt weiterhin vergleichend die Brennstoffmengen (Schweröl), die den oberen lleizzonen in einem kontinuierlich heizenden, erfindungegemMß geregelten Ofen und in einem kontinuierlich aufheizenden, da β erfindungsgemiße Syatem nicht verwendenden Ofen zugeführt werden* Wie sich aus diesem Diagramm klar ergibt, kann in dem Fall., wo das erflndungsgetnäße System VorvenduKg findet, eine weit genauere Regelung durchgeführt und der Brennstoffverbrauch wirksamer gestaltet werden.

5 zeigt die Hoßargetmisee der Temperatur das erhitzten Gegenstandes (Bromine) am Austritt au» der Heiötemperatur« zone für den fall, daß mit dem erfinüungsgemäßen System gearbeitet wurde. £s ergibt eich, daß die Temperatur abhängig von der StUrko des erhitzten Gegenstandes variiert, Jedoch ini wesentlichen für dio gleiche Dicke konstant ist und daß deshalb dia Regelung zweckmäßig um! gcmata durchgeführt wird.

Auf diese Weise kann erfindungagemäß ein kontinuierlich heizender Ofen automatlach und unter Optimalbe^ingung betrieben Worden, so daß der erhitzte Gegenstand bei einer feston Temperatur entnommen werden kann, wodurch der Betrieb mit besseren Vfirkungegrad durchgeführt werden kann und die Ausbeute sehr hoch ist.

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Claims (1)

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   PATENTANSPRUCH

   !leistungsregelung in einem aus vielen Zonen bestehenden, kontinuierlich heizenden Ofen, der ;aufeinandörfol£e'nd aus einer Vorerhitzungszone, eimer lieizsone wd einer Sleißtöiaparaturzone besteht, 'dadurch gekjMUUseiehnet, de® die Teasperatur eines erhitzten Gegenstand®® am' Eintritt der Ilciissone gemäß einer vorher feet gelagt «es. Besiehutsg au« gemessenen Verton der geregelten oder nicht goregel— ton Atmosphfirintemporatur in der Vorsrhltzungszone und verschiedoneni eich auf den erhitzten Gegenstand besiehenden Faktoren wie der Abmessung, der- Bewegungsge*·- schwindiglsei t und einer physikalischen IConetasuten des erhitzten G^genständea beetisimt wird, daß die ö©r Heiaasone zugefi/iirte Wärmeiaenge anlsand der Temperatur, der oben erwählten Paktoren, die sich auf den aufgeheisten Gegenstand beaiehen,und einer vorher festgelegten WaIztemperattir geregelt wird und weiterhin die zugeführt β W arm emends oder die BewegTingsgeechwindigkeit des erhitzten Gegenstandes in der üeißtetnperaturzone anhand dos Unterschiedes zwischen der Valzteasperatur und dem gemosaenen Wert der Temperatur des erhitzten Gegenstand dos cvn Eintritt in die lleißtemperaturzone, der Abmessung und der physikalischen Konstanten dee erhitzten Gegenstandes eingestellt wird«

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