DE2428090A1

DE2428090A1 - Verfahren zum warmwalzen von werkstuecken mit regelung der temperatur im gluehofen vor dem walzen

Info

Publication number: DE2428090A1
Application number: DE19742428090
Authority: DE
Inventors: James Eugene Hovis
Original assignee: Bloom Engineering Co Inc
Current assignee: Bloom Engineering Co Inc
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1975-01-09
Also published as: BE816293A; US3868094A; IT1015117B; FR2233582B3; CA1005142A; ATA483674A; AT345875B; GB1432108A; DE2428090B2; FR2233582A1; JPS5053210A

Description

Bloom Engineering Company, Inc., Horning and Curry Roads, Pittsburgh, Pennsylvania 15236, V.St.A.

betreffend

Verfahren zum Warmwalzen von Werkstücken mit Regelung der Temperatur im Glühofen vor dem Walzen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmwalzen von Werkstücken in einem Walzwerk mit Regelung der Zonentemperatur eines hüttenmännischen Mehrfachzonen-Oühofens mit Ober- und Unterzonen, durch den sich Werkstücke vor dem Walzen zwischen den Ober- und Unterzonen hindurchbewegen.

Die Erfindung bezieht sich auf Hüttenofen-Regelsysteme und insbesondere auf Regelsysteme für Glühofen, die als Eingangssignal ein Signal aufnehmen, das aus einer direkten Temperaturmessung am Werkstück herrührt.

Das Glühen von Stahlbarren, Luppen oder Tafeln geschieht häufig in einem Mehrfachzonen-Glühofen mit Ober- und Unterzonen, in dem sich das Werkstück längs der Mittellinie des Ofens zwischen den Zonen hindurchbewegt. Die Bauart des Ofens erfordert häufig in den verschiedenen Zonen verschiedene Wärmeabgaben. Beispielsweise neigt die feuerfeste Isolierung um die

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wassergekühlten Gleit- und Unterstützungsrohre in der Unterzone eines Glühofens zur Warmbearbeitung von Stahltafeln dazu, sich im Betrieb zu verschlechtern, wodurch eine erhöhte Wärmeabgabe in die Unterzone erforderlich wird.

Bisher wurde eine Ofentemperatur-Messung - im Gegensatz zu einer direkten Werkstück-Messung - in einer der Zonen durchgeführt, wobei die anderen Zonen über das Treibstoffzufuhr-Signal aus der ersten Zone angehängt waren. Beispielsweise wird die in der Oberzone gemessene Ofentemperatur einer Steuereinheit zugeführt und die Ausgangssignale aus der Steuereinheit werden Steuermotoren zugeleitet, die die Verbrennungsluft oder den Treibstoff in beiden Zonen entsprechend dem Signal einstellen. Diese Art der Regelung erfordert eine kontinuierliche Nachstellung, weil der Wärmeverlust aufgrund der freiligenden wassergekühlten Rohre in der Unterzone entsprechend zunimmt wie sich die Isolierung der Gleit- und Unterstützungsrohre verschlech- ' tert. Desweiteren basiert das Signal auf einer Ofenmessung und nicht auf einer direkten Werkstück-Messung, wodurch ein zusätzlicher Fehler herrührt.

In neuerer Zeit wurden Versuche gemacht, die Stahltemperatur in den verschiedenen Zonen direkt zu messen und jede Zone unabhängig aufgrund der direkten Messung der Stahltemperatur zu regeln. Dies aber erfordert für jede Zone unabhängige Regelsysteme. Eine direkte Messung der Stahltemperatur in jeder Zone schafft auch Probleme, weil es nötig ist, das Sichtrohr bzw. den Temperaturfühler unabhängig neben dem Werkstück anzuordnen, um eine genaue Temperaturmessung zu erreichen. Veränderungen der Tafeldicke und bisweilen auftretendes Aufhäufen der Werkstücke innerhalb einer Oberzone hindert eine direkte Messung der Stahltemperaturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturen der Ober- und Unterzonen genau zu regeln, ohne daß dafür Ofentemperatur-Messungen oder direkte Messungen am Werkstück in jeder Zone notwendig sind.

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Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch, daß die Oberflächentemperatur des Werkstücks in einer der Oberzonen oder Unterzonen direkt gemessen wird, gleichzeitig ein aus der direkten Messung am Werkstück abgeleitetes Signal einer Obertemperatur-Steuereinheit und einer Untertemperatur-Steuereinheit zugeführt wird, die jede ein voreingestellte Temperatur aufweisen, und von der Obertemperatur-Steuereinheit ein Temperatur-Steuerantrieb für die Obertemperatur und von der Untertemperatur-Steuereinheit ein Temperatur-Steuerantrieb für die Untertemperatur betätigt wird, wodurch Ofenbrenner derart betrieben werden, daß die erwünschten, voreingestellten Temperaturen aufrechterhalten werden.

Das Kontroll- bzw. Steuersystem berücksichtigt also den zunehmenden Bedarf der Unterzone, der aus der Verschlechterung der Isolierung der wassergekühlten Gleit- und Unterstützungsrohre herrührt. Die Erfindung beseitigt weiter die Abhängigkeit von Ofentemperatur-Messungen als Steuersignal und die Notwendigkeit einer direkten Messung am Werkstück in jeder Zone, in der eine solche Messung stattfindet.

Die Erfindung ist also ein Verfahren zum Regeln eines Glühofens mit Ober- und Unterzone, bei dem die Zonen durch ein aus einer direkten Messung der Stahltemperatür in einer der Zonen herrührendes Signal kontrolliert werden. Das Signal wird vorzugsweise durch ein Ober- zu-Untertemperatur-Verhältnis-Gerät geleitet und wird gleichzeitig einer Steuereinheit für jede Zone zugeführt, die eine erwünschte.voreingestellte Temperatur hat. Dem System kann ein Bearbeitungsverzögerungs-Steuerprogramm zugefügt werden; das System ist in einfacher Weise an eine rechner-gesteuerte Vorwärtsschub-Steuereinrichtung anpaßbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Darstellung beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert.

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In der einzigen Figur ist ein Glühofen mit fünf Zonen dargestellt, wie er in Stahlwerken vor dem Warmwalzen verwendet wird. Das erfindungsgemäße Regelsystem kann genausogut für andere hüttenmännische Öfen verwendet werden, die Ober- und Unterzonen aufweisen und in denen eine direkte Messung der Werkstücktemperatur durchgeführt werden kann.

"Der insgesamt mit 10 "bezeichnet Ofen weist 5 Zonen zum Behandeln von Stahltafeln 16 auf, die sich längs der Mittellinie des Ofens bewegen. Die Oberzone 11 und die Unterzone 12 sind Vorheizzonen, die Oberzone 13 und die Unterzone 14 sind Zwischenzonen, die Zone 15 ist die Vollheizzone; die Tafeln 16 verlassen den Ofen aus der Zone 15 zum Warmwalzen.

Jede Tafel wird längs Gleitschienen entsprechend wie eine neue Tafel in den Ofen 10 eintritt, bewegt, und diese Gleitschienen und Unterstützungsrohre (nicht dargestellt) sind wassergekühlt und folglich feuerfest geschützt.

Die ideale Erwärmungskurve für einen Glühofen 10 längs jeder jeweiligen Zone enthält die Ofentemperaturkurve, Kurve A, die Stahloberflächen-Temperaturkurve, Kurve B, und die Stahltafeile erntemperaturkurve, Linie C. Wenn die Tafel 16 in den Ofen eintritt, ist sie wesentlich kühler als der Ofen und weist normalerweise an ihrer Oberfläche und in ihrem Kern gleiche Temperatur auf. Wenn die Tafel 16 sich durch die Vorheizzonen 11 und 12 hindurchbewegt, wird die Tafeloberfläche zuerst erwärmt, wodurch ein erheblicher Temperaturgradient zwischen der Oberfläche und dem Kern der Tafel entsteht. Wenn die Tafeln die Zwischenzonen 13 und 14 erreichen, hat sich der Temperaturgradient zwischen der Stahloberfläche B und dem Stahlkern C verringert und die Temperaturen A und B nähern sich der Ofentemperatur A. In der Vollhitzezone 15 wird die Tafel voll durcherhitzt und weist nun längs ihres gesamten Durchmessers eine im wesentlichen gleiche Temperatur auf.

Die Tafeltemperatur wird mittels eines Strahlungs-Pyrometers oder eines ähnlichen Gerätes gemessen, das ein Aufnehmerrohr aufweist, das sich an eine Stelle neben der Tafel 16 in den Ofen

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hineinerstreckt. Es können auch andere Temperaturraeßgeräte verwendet werden, wenn mit ihnen nur eine direkte Temperaturmessung am Werkstück im Ofen vorgenommen werden kann. Vorzugsweise wird die direkte Temperaturmessung in der Unterzone 14 an einer Stelle zwischen den Gleitschienen durchgeführt, weil die in dieser Lage angebrachte Meßeinrichtung von der Tafeldicke unbeeinflußt bleibt und durch eine Tafelaufhäufung im Ofen nicht zerstört werden kann.

Bei normalen Aufheizbedingungen ist die Temperatur der oberen Tafelfläche vorzugsweise höher als die der unteren Tafelfläche, weil der Ofenbediener die Bodenfläche etwas kühler als die obere Fläche fährt, oder kann wegen des Abschattungseffektes der Unterstützungsrohre wärmer sein. Eine direkte Temperaturmessung auf einer Oberfläche kann aber als Eingangssignal für die Ober- und Unterzonen verwendet werden. Das Kontroll- bzw. Regelsystem ist für die Zwischenzonen 13 und 14 des Ofens 10 dargestellt, es kann genausogut für die Vorheizzonen 11 und 12 verwendet werden.

Das aus der direkten Temperaturmessung, auf der Unterseite der Tafel 16 hergeleitete Signal, normalerweise in Millivolt, wird dem Untertemperatur-Regelsystem, das insgesamt mit 18 bezeichnet ist, und dem Obertemperatur-Regelsystem, das insgesamt mit 20 bezeichnet ist, zugeführt.

Genauer wird das einzige Eingangssignal einer Untertemperatur-Steuereinheit 22 und der Obertemperatur-Steuereinheit 24 zugeleitet. Das Eingangssignal tritt durch ein Ober- zu Untertemperatur-Verhältnis-Gerät 26 hindurch, bevor es die Obertemperatur-Steuer einheit 24 erreicht. Dieses Gerät 26 weist einen vorbestimmten Verhältniswert auf, der den Unterschied in der aufgenommenen Temperatur und der tatsächlich erwünschten Temperatur zwischen der Oberseite und der Unterseite der Tafelflächen berücksichtigt. In der Obertemperatur-Steuereinheit und der Untertemperatur-Steuereinheit 22 wird eine Skala auf die erwünschte Temperatur eingestellt. Das zu den entsprechenden Steuereinheiten gelangende Eingangssignal wird dann mit der vorgewählten Temperatur verglichen und ein die Temperatur-Steuereinheiten verlassendes Ausgangssignal, das der aus dem

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Vergleich herrührenden Differenz entspricht, wird dem Temperatur-Sfceuerantrieb 28 für das Obertemperatur-Regelsystem 20 und dem Temperatur-Steuerantrieb 30 für das Untertemperatur-Regelsystem 18 zugeführt. Die Antriebe 28 und 30 betreiben zugehörige Brenner in den Ober- und Unterzonen 13 und 14 derart, daß die erwünschte, voreingestellte Temperatur, die in der Untertemperatur-Steuereinheit 22 bzw. der Obertemperatur-Steuereinheit 24 eingestellt ist, erreicht wird. Diese letztere Steuerung erfolgt in herkömmlicher Weise, wobei die Temperatur-Steuerantriebe das Treibstoff-Einlaßventil, das Lufteinlaßventil und/oder das Treibstoff-zu-Luft-Verhältnis der Brenner (nicht dargestellt) in der erforderlichen Art einstellen. Das Signal aus den Antrieben 28 und 30 zu den verschiedenen Ventilen der Brenner ist durch die Pfeile 34 bzw. 36 dargestellt.

Der Vorteil, die Obertemperatur-Steuereinheit direkt aufgrund des Temperatursignals aus der Unterzone mitzuführen anstelle, wie es bisher üblich war, an ein Treibstoffvordersignal anzuhängen, liegt darin, daß unabhängig von einem.Verlust an Isolierung des Gleit- oder Unterstützungsrohrs in der Unterzone, die vorbestimmte Beziehung beibehalten wird, weil der Treibstoff für die Unterzone völlig unabhängig ist und erhöht werden kann, um höhere WärmeVerluste auszugleichen, ohne daß dadurch eine Wirkung auf den Treibstoff für die Oberzone herrührt.

Eine Steuereinheit 32 für eine Bearbeitungsverzögerung kann in einfacher Weise in das Regelsystem eingebaut werden, indem ein Signal der Bearbeitungsverzögerung, dargestellt durch den Pfeil 38, der Untertemperatur-Steuereinheit 22 und dem Ofaerzu-Untertemperatur-Verhältnis-Gerät 26 für die Obertemperatur-Steuereinheit 24 zugeführt wird. Das Verzögerungssignal stellt die Temperatursteuermarkierungspunkte in den Steuereinheiten 22 und 24 zurück, so daß die Wärmeabgabe in beiden Zonen vermindert wird, um zu verhindern, daß die Oberflächentemperaturen die Werte der Aufheizkurven übersteigen.

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um die dargestellte ideale Temperaturkurve für alle Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten, können Daten über die P_roduktzusammensetzung, Größe und Herstellungsgeschwindigkeit vor dem Eintritt der Stahltafel 16 in das Regelsystem eingegeben werden, so daß die Steuereinheiten 22 und 24, bevor der Stahl im Ofen ist, richtig eingestellt sind. Dies ermöglicht eine Einstellung vor dem Eingang gegenüber einer Einstellung, nachdem ein Ereignis eingetreten ist.

/Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Warmwalzen von Werkstücken in einem Walzwerk mit Regelung der Zonentemperatur eines hüttenmännischen Mehrfachzonenglühofens mit Ober- und Unterzonen, durch den sich Werkstücke vor dem Walzen zwischen den Ober- und Unterzonen hindurchbewegen, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächentemperatur des Werkstücks (16) in einer der Oberzonen (11, 13) oder Unterzonen (12, 14) direkt gemessen wird, gleichzeitig ein aus der direkten Messung am Werkstück abgeleitetes Signal einer Obertemperatur-Steuereinheit (24) und einer Untertemperatur-Steuereinheit (22) zugeführt wird, die jede eine voreingestellte Temperatur aufweisen und von der Obertemperatur-Steuereinheit (24) ein Temperatur steuerantrieb (28) für die Obertemperatur und von der Untertemperatur-Steuereinheit (22) ein Temperatursteuerantrieb (30) für die Untertemperatur betätigt wird, wodurch Ofenbrenner derart betrieben werden, daß die erwünschten, voreingestellten Temperaturen aufrechterhalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeich net, daß das aus einer direkten Messung am Werkstück (16) hergeleitete Signal einen Ober- zu Untertemperatur-Verhältnis-Gerät (26) und der Temperatur-Steuereinheit für diejenige Zone, in der die direkte Temperaturmessung stattfindet, zugLeitet wird, und das Signal durch das Ober— zu Untertemperatur-Verhältnis-Gerät (26) in geeigneter Weise geändert und der anderen Temperatur-Steuereinheit zugeführt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß der Obertemperatur-Steuereinheit (22) und dsr Untertemperatur-Steuereinheit (24) Verzögerungssignale aus dem Walzwerk zugeleitet werden, um eine Änderung der voreingestellten Temperatur zum Ausgleich der Bearbeitungsverzögerung zu bewirken.

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