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Drehherdofen mit Drehwegsteuerung
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= Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Steuerung des Drehweges
von Drehherd-, Drehscheiben- und Drehtelleröfen und damit für die Steuerung des
Belegungsabstandes des Wärmegutes. Sie uilt sinngemäß für alle Öfen, bei denen eine
Steuerung des Belegungsabstandes des Wärmegutes wünschenswert ist.
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Bei den bekannten Drehherdöfen erfolgt die Steuerung des Drehweges
üblicherweise durch Signale, die von ortsfesten Signalgebern gegeben werden, sobald
am Drehherd befestigte Betätigungselenente diese Signalgeber betätigen. Bei dieser
Ausführung ist es erforderlichlt, daß die Betätigungselemente am gesamten Umfang
des Drehherdes im gleichaäßigen Abstand angebracht werden. Dies bedeutet bei der
Größe der üblichen Drehherdöfen einen beträchtlichen Aufwand.
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Da in eines Drehherdofen üblicherweise verschiedene Materialabmessungen
nacheinander erwärmt werden, ist es wünschenswert, für dte verschiedenen Abmessungen
mit verschiedenen Belegungsabständen zu fahren. Dabei soll bei einer großen Blockabmessung
der Abstand von Mitte Block bis Mitte Block entsprechend groß sein und bei einer
kleinen Blockabmessung entsprechend klein. Aus diesem Grund werden Drehwegsteuerungen
für mehr als einen Belegungsabstand gebaut. Dabei ist für jeden Belegungsabstand
ein gesonderter Signalgeber und eine gesonderte Reihe von Betätigungselementen angeordnet.
Nicht nur die Kosten sondern auch der Platzbedarf für diese Einrichtungen begrenzen
die technischen Möglichkeiten auf wenige verschiedene Belegungsabstände.
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Da die Betätigungselemente am gesamten Umfang des Drehherdofens angebracht
sind, sind nur solche Belegungsabstände möglich, deren ganzzahliges Vielfache einen
vollen Kreis
ergibt, d.h. aber, es können nur ganz bestimmte Belegungsabstände,
die durch entsprechende Drehwinkel gekennzeichnet sind, gefahren werden. Darüber
hinaus ergibt sich eine weitere Einschränkung: Der Drehherdwinkel zwischen der Einsetzmaschine
und der Ausziehmaschine muß ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches dieser Drehwinkel
sein. Diese beiden Bedingungen bedeuten beim Drehherdofen entscheidende Begrenzungen
bei der Wahl der Größe der möglichen Belegungsabstände, und der technische Aufwand
begrenzt die Wahl der Anzahl der verschiedenen Belegungsabstände.
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Mit steigender Produktionsleistung und geringer werdender Taktzeit
machen sich diese Einschränkungen so stark bemerkbar, daß in vielen Fällen der Drehherdofen
den Engpaß in einem Walzwerk darstellt.
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Die bekannten Drehwegsteuerungen bereiten darüber hinaus Schwierigkeiten
beim Übergang von einem Programm zum nächsten, wenn damit unterschiedliche Belegungsabstände
verbunden sind. Ublicherweise reicht die durch einen Programmwechsel unvermeidliche
Stillstandszeit aus, um nach dem Leerfahren des Ofens mit dem alten Belegungsabstand
die Durchwärmung des neuen Programms mit neuem Belegungsabstand zu ermöglichen.
Bei modernen Walzstraßen sind die Umbauzeiten der Walzstraßen stark verkürzt. Es
ist daher erstrebenswert, auch bei Öfen einen schnellen Programme wechsel zu ermöglichen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die aufgezeigten bekannten Mängel zu
beheben.
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Bei der Drehwegsteuerung nach der Erfindung werden die Drehwege für
das Einsetzen und für das Ausziehen getrennt gesteuert, wobei der Ofen vor jedem
Einsetzvorgan und vor jedem Ausziehvorgang verfahren wird. Dabei kann der Belegungsabstand
an der Einsetzmaschine eine andere Größe haben als
der Belegungsabstand
an der Ausziehmaschine, und beide Werte können beliebig vorgewählt werden.
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Erfindungsgemäß wird dieses dadurch gelöste daß für den Einsetzvorgang
wie auch für den Ausziehvorgang getrennte Vorwahlzähler eingesetzt werden. Diese
beiden Vorwahlzähler zählen die Impulse dines Impulsgebers, der mit dem Antrieb
des Drehherdes fest verbunden ist und beim Drehen des Herdes entsprechende Impulse
gibt. Beim Erreichen des jeweiligen Belegungsabstandes, der durch die Vorwahl am
jeweiligen Vorwahlzähler vorgewählt ist, gibt der jeweilige Vorwahlzähler das Stop-Signal
für den Antrieb des flrehherdofens, gleichzeitig wird der Vorwahlzähler auf Null
zurUckgestellt. Die beim unvermeidlichen Nachlauf des Drehherdes erzeugten Impulse
werden dadurch in den zugehörigen Vorwahlzählern bereits wieder gezählt. Beim nächsten
Drehvorgang wird das Stop-Signal für den Drehherd entsprechend früher erreicht,
da nur noch die fehlenden Impulse bis zum vorgewählten Wert erforderlich sind.
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Der einzelne Zählimpuls entspricht einem gleichbleibenden konstanten
kleinen Drehwinkel des Drehherdofens. Bezogen auf einen Bezugsdurchmesser entspricht
dieser kleine Drehwinkel einem bestimmten Abstandsmaß. Durch Wahl der Übersetzung
und der Impulszahl je Umdrehung beim Impulsgeber bedeutet 1 Impuls z.B. 1 cm Drehweg
auf den Bezugsdurchmesser. Damit kann der Belegungsabstand in cm vorgewählt werden.
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Da auf der Einsetzseite und auf der Ausziehseite unterschiedliche
Belegungsabstände gefahren werden können, kommt es von Zeit zu Zeit vor, daß zwei
Einsetzvorgänge oder zwei Ausziehvorgänge nacheinander folgen.
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Aus diesem Grund geben die beiden Vorwahlzähler für die Einsetzseite
und für die Ausziehseite getrennte Signale, mit denen angezeigt wird, welcher Vorgang
als nächstes durchzuführen ist. Diese Signale leiten bei automatischen Chargiermaschinen
die entsprechenden Vorgänge ein.
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Die Drehwegsteuerung nach der Erfindung steuert den Drehweg bis zum
nächsten Einsetz- oder Ausziehvorgang, d.h.
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also die Belegungsabstände für den augenblicklich gültigen Einsetzvorgang
bzw. für den augenblicklich gültigen Ausziehvorgang. Es ist dabei gleichgültig,
ob auf dem Ofenumfang weitere Blöcke mit anderen Belegungsabständen liegen.
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Es ist daher nach der erfindungsgemäßen Lösung möglich, auch mehrere
Programme mit unterschiedlichen Belegungsabständen gleichzeitig im Ofen zu fahren.
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Derartige Ferederungen werden bei Drehtelleröfen in Schmiedebetrieben,
insbesondere bei häufig wechselnden Klein-Probrammen für die Edelstahlverarbeitung,
gestellt. In solchen Fällen sind große Durchwärmungszeiten wünschenswert. Diese
erreicht man, in dem die gesamte Ofenfläche möglichst gut mit Blöcken belegt ist.
Das bedeutet aber für jede Blockabmessung den zugehörigen geringsten Belegungsabstand.
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Zur Kontrolle der jeweilig eingesetzten bzw. ausgezogenen Menge wird
eine Addition der Einsetzvorgänge und eine Subtraktion der Ausziehvorgänge des jeweiligen
Programms vorgenommen. Es sind daher so viele Stückzähler vorzusehen, wie Programme
gleichzeitig im Ofen gefahren werden sollen.
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Die jedem Programm zugehörigen Belegungsabstände werden für die Drehwegsteuerung
des Einsetzvorganges vorgewählt, so lange bis dieses Programm in den Ofen eingefahren
ist.
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Wenn der erste Block dieses gleichen Programms die Ausziehen
position
erreicht hat, wird der für dieses Programm geltende Belegungsabstand als Vorwahl
für die Drehwegsteuerung des Ausziehvorgangs vorgewählt. Zu diesem Zeitpunkt kann
noch das gleiche Programm als Einsetzvorgang laufen, wenn die Stückzahl des Programms
größer ist als die gleichzeitig im Ofen erwärmte Blockanzahl. Es kann aber auch
zu diesem Zeitpunkt bereits das nächste Programm oder ein späteres Programm mit
einem anderen Belegungsabstand eingesetzt werddn.
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Da zwischen 2 folgenden Programmen im Ofen üblicherweise ein Abstand,
der der Unbauzeit entspricht, eingehalten wird, ist die Unterscheidung aufeinander
folgender Programme auch ohne Stückzähler möglich. Wegen der beliebigen Vorwahl
des Belegungsabstandes bei den Einsetzvorgängen wird ein erster Block eines neuen
Programms nach Durchlauf durch den Ofen in einer beliebigen Lage zur genauen Ausziehen
position gelangen. Durch Handsteuerung wird bei der erfindungsgemäßen Lösung dieser
erste Block in die genaue Ausziehposition gefahren und in dieser Pesition durch
Null-Stellung des Vorwahlzählers für die Aussiehsteuerung und Vorwahl des hierfür
gültigen Belegungsabstandes die automatische Drehwegsteuerung für den Ausziehvorgang
eingestellt. Diese autematische Drehwegsteuerung gilt so lange, bis das gesamte
Programm ausgezogen ist.
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Durch Null-Setzen eines Vorwahlzählers in beliebiger Position können
die Eins-tz- und Ausziehvorgänge zueinander verschoben werden. Es können jederzeit
Korrekturen, insbesondere für den Ausziehvorgang, vorgenommen werden.
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Dies kann vorteilhaft sein nach Veränderung des Nachlaufweges, wie
er durch unterschiedliche Ofenbelastung oder unterschiedliche Dehnungen des Ofens
im Laufe des Betriebes entstehen kann.
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Im Interesse der guten Ausnutzung der Herdfläche werden häufig kUrzere
Blöcke in 2 oder mehr Reihen, d.h. in 2 oder mehr konzentrischen Ringen, chargiert.
Insbesondere bei kleineren Öfen erzielt man wesentlich vergrößerte Einsatzmengen,
wenn die mittleren Belegungsabstände zwischen den Blöcken auf den verschiedenen
Belegungskreisen alle das zulässige Minimum erreichen. Diesen erstrebenswerteaBelegungsabst*ad
erreicht man, wenn beim Einsetzen der Blöcke auf einem inneren Kreis ein größerer,
auf den Bezugsdurchmesser bezogener Belegungsabstand gesteuert wird und beim Einsetzen
der Blöcke auf einem äußeren Belegungskreis ein kleinerer, auf den gleichen Bezugsdurchmesser
bezogener Belegungsabstand gesteuert wird. In solchen Fällen ist es vorteilhaft,
wenn man für jeden Belegungskreis einen eigenen Vorwahlzähler für das Einsetzen
und ebenso für das Ausziehen vorsieht. In diesem Fall laufen die Zählvorgänge für
jeden Vorwahlzähler unabgängig voneinander. Dabei wird für jeden Einsetzvorgang
und für jeden Ausziehvorgang der Drehherdofen gedreht.
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Die Anzahl der möglichen Drehvorgänge in der Taktzeit begrenzt auch
die Anzahl der einzelnen Zähler.
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Da Programme mit mehreren Belegungskreisen meist über längere Zeit
laufen, ist es in solchen Fällen sinnvoll, bei einem angesteuerten Ausziehvorgang
auch gleichzeitig einen Einsetzvorgang vorzunehmen. Dies geschieht durch Null-Setzen
der Vorwahlzähler für den Einsetzvorgang. Nach etwa einer Umdrehung des Drehherdofens
ist es jedesmal erforderlich, die Null-Stelle des Ausziehvorganges und des Einsetzvorganges
zu korrigieren.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 ein Drehherdofen
mit Drehwegsteuerung dargestellt. In der Figur 2 sind an einer Zeitskala die Steuerimpulse
angegeben, die Figur 3 zeigt einen Drehherdofen mit 2-reihiger Belegung.
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In der Figur 1 bedeutet 1 den Drehherdofen, der mit Blöcken 2 belegt
ist. Die Blöcke werden durch die symbolisch dargestellte Einsetzmaschine 3 eingesetzt
und durch die symbolisch dargestellte Ausziehmaschine 4 ausgezogen. Die Einsetzmaschine
3 und die Ausziehmaschine 4 bilden den Drehherdwinkel 5 zueinander. Die im Ofen
befindlichen Blöcke haben, bezogen auf den Bezugsdurchmesser 6, beim Einsetzvorgang
den Belegungsabstand 7 und beim Ausziehvorgang unabhängig davon den Belegungsabstand
8. Der Drehherd 1 wird durch den schematisch dargestellten Antrieb 9 gedreht.
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Mit diesem Antrieb 9 ist ein Impulsgeber 10 fest verbunden. Dieser
gibt bei der Drehung beispielsweise, bezogen auf den Bezugsdurchmesser 6, einen
Impuls 11 je cm ab. Diese Impulse 11 werden von dem Steuergerät 12 auf die beiden
Vorwahlzähler 13 und 14 gegeben.
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Mit 13 und 14 sind die Ziffern der Vorwähler bezeichnet und mit 15
und 16 die gezählten Impulse im jeweiligen Vorwahlzähler. Sobald der Wert 15 mit
der Vorwahl 13 übereinstimmt, gibt dieser Vorwahlzähler das Signal 17 auf die Drehwegsteuerung
19, die den Antrieb 9 stillsetzt.
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Analog gilt, sobald der Wert 16 mit der Vorwahl 14 dbereinstimmt,
gibt dieser Vorwahlzähler das Signal 18 auf die Drehwegsteuerung 19, die ebenfalls
den Antrieb 9 stillsetzt. Die Einschaltung des Antriebes 9 erfolgt jeweils, sobald
der vorhergehende Einsetz- oder Ausziehvorgang beendet ist oder wenn ein Abruf-Signal,
z.B. vom Walzwerk, gegeben wird.
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Die Impulse 17 und 18 werden außerdem zum Stückzähler 20 geleitet.
Dabei werden die Impulse 17 für das Einsetzen addiert und die Impulse 18 für das
Ausziehen subtrahiert.
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Die angezeigte Ziffer zeigt damit die im Oten befindliche Stückzahl.
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In Figur 2 ist an einer Zeitskala 21 eine Anzahl Markierungen für
die Einsetzvornge, die mit dem Belegungsabstand 7 erfolgen, dargestellt, die jeweils
den Impuls 17 für das Einsetzen auslösen. Ebenso sind die Markierungen der Ausziehvorgänge,
die im Belegungsabstand 8 erfolgen, dargestellt, die die Impulse 18 für das Ausziehen
auslösen. An der Stelle 28 der Zeitskala 21 sind zwischen zwei Impulsen 18 zwei
Impulse 17 dargestellt.
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Die Figur 3 zeigt den Drehherdofen 1 mit 2-reihiger Belegung. Es bedeutet
3 wieder die Einsetzmaschine und 4 die Ausziehmaschine. Auf dem äußeren Belegungskreis
22 werden Blöcke mit dem Belegungsabstand 24 eingesetzt und mit dem Belegungsabstand
25 ausgezogen. Auf dem inneren Belegungskreis 23 werden Blöcke mit dem Belegungsabstand
26 eingesetzt und mit dem Belegungsabstand 27 ausgezogen.
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Die erfindungsgemäße Lösung des Drehherdofens mit Drehwegsteuerung
funktioniert wie folgt Beim Drehen des Drehherdes 1 durch den Antrieb 9, der durch
die Drehwegsteuerung 19 eingeschaltet wurde, dreht sich auch der Impulsgeber und
gibt die Impulse 11 auf das Steuergerät 12.
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Die beiden Vorwahlzähler 13 und 14 zählen jeder für sich die Impulse
11. Sobald das Zählergebnis 15 die Vorwahl 13 erreicht hat oder das Zählergebnis
16 die Vorwahl 14 werden die Impulse 17 oder 18 auf die Drehwegsteuerung 19 als
Stop-Signal gegeben. Gleichzeitig wird der zugehörige Vorwahlzähler auf Null gestellt.
Aufgrund des Stop-Signals wird der Drehherdofen stillgesetzt.
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Wenn das Stop-Signal durch das Signal 17 ausgelöst wurde, wird ein
Block 2 d-urch die Einsetzmaschine 3 eingesetst.
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Wenn das Stop-Signal durch das Signal 18 ausgelöst wurde, wird ein
Block durch die Ausziehmaschine 4 ausgezogen.
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Die Reihenfolge der Einsetz- und Ausziehvorgänge, wie sie beispielsweise
in der Fig. 2 dargestellt ist, ist dabei beliebig und ergibt sich nur aus den Belegungsabständen
7 bzw. 8. Die Verschiebung dieser beiden Skalen zueinander erfolgt durch Null-Setzen
der Vorwahlzähler 13 oder 14.
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Dies geschieht, um den Block 2 in die genaue Ausziehposition zu fahren
oder um den Einsetzvorgang gleichzeitig mit dem Ausziehvorgang erfolgen zu lassen.
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Die Zählung der Impulse 17 und 18 im Stckzähler 20 ergibt die Stückzahlen
des jeweiligen Programms. Bei mehreren Programmen, die nachiinander in den Ofen
fahren, ist der Stückzähler 20 mehrfach vorhanden. Der jeweils gültige Vorwahlzähler
wird dann durch einen Umschalter in nicht dargestellter Weise eingoschiltet. Bei
einem Drehherdofen mit 2-reihiger Belegung kann das Steuergerät 12 doppelt vorhanden
sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, einen 2. Impulsgeber an dem üblicherweise
vorhandenen 2. Antrieb des Drehherdofens anzuschließen.
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In der Fig. 2 würde die Darstellung eines solchen Vorganges eine weitere
Reihe von Einsetzimpulsen und eine weitere Reihe ven Ausziehimpulsen ergeben, die
zu einer entsprechenden Verdopplung der Stop-Signale der Drehwegst-uerung führt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß beliebige
Belegungsabstände für den Einsetzvorgang und für den Ausziehvorgang in einfacher
Weise vorgewählt werden können.
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Durch diese beliebige Wahl kann der erwärmungstechnisch günstigste
Belegungsabstand vorgewählt werden. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße
Lösung die einfache Umstellung auf ein nächstes Programm.
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Ein weiterer Vorteil nach der Erfindung liegt in der einen fachen
Stückzählung für jedes einzelne, im Ofen befindliche Programm und damit eine Verfolgung
der im Ofen befindlichen Blöcke.
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Einen weiteren Vorteil zeigt das Anwendungsbeispiel nach der Fig.
3, wobei die Blöcke in verschiedenen Belegung durchmessern mit unterschiedlichen
oder gleichen Belegungsabständen eingesetzt sind.
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Ein weiterer Vorteil nach der Erfindung liegt darin, daß sie ein wichtiges
Glied für den automatischen Betrieb eines Ofens bildet, da sie nach genauer Einstellung,
d.h.
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nach Nullstellung der beiden Vorwahizähler, für den Einsetzvorgang
und den Ausziehvorgang zueinander automatisch im richtigen zeitlichen Abstand die
Stop-Signale für den Ofen gibt und damit gleichzeitig auch die Signale für das automatische
Einsetzen und Ausziehen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist eine wesentlich verbesserte
Auslastung der Ofenanlage.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der verminderte technische
Aufwand gegenüber den bisher bekannten Drehwegsteuerungen und damit Vorteil in der
Betriebssicherheit der Öfen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß
die Belegungsstellen auf dem Drehherd sich nicht bei jeder Umdrehung wiederholen
sondern sich gegeneinander verschieben, wodurch ein gleichmäßiger Verschleiß des
Drehherdes entsteht.