DE2808771A1 - Verfahren zum regeln eines erwaermungsofens fuer stahlbloecke - Google Patents

Verfahren zum regeln eines erwaermungsofens fuer stahlbloecke

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DE2808771A1 DE19782808771 DE2808771A DE2808771A1 DE 2808771 A1 DE2808771 A1 DE 2808771A1 DE 19782808771 DE19782808771 DE 19782808771 DE 2808771 A DE2808771 A DE 2808771A DE 2808771 A1 DE2808771 A1 DE 2808771A1
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Description

Hoesch Werke Aktiengesellschaft„ Eberhardstraße 12. H6oo Dortmund
Verfahren zum Regeln eines Erwärmungsofens für Stahlblöcke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Erwärmungsofens für Stahlblöcke, insbesondere eines Tiefofens für Stahlüöcke, der zum Erwärmen der Blöcke auf Walztemperatur mit einer Grundbrennstoff menge beaufschlagt wird»
Im Tiefofen werden die vom Stahlwerk angelieferten Blöcke auf eine möglichst ausgeglichene Walztemperatur gebracht. Die Vorgeschichte dieser Blöcke besteht aus einem Erstarrungs- und Abkühlungsvorgang, bei dem die vergossenen Blöcke sich zunächst in der Kokille abkühlen und im teilerstarrten Zustand gestrippt werden. Danach kühlen die gestrippten Blöcke weiter an der Luft ab und gelangen anschließend zum Tiefofen, in den sie eingesetzt werden. Das Temperaturprofil über den Querschnitt des Blocks weist beim Einsetzen in den Ofen ein erhebliches Temperaturgefälle auf. Der Kern ist mit ltoo bis 152o° C am wärmsten und manchmal noch flüssig; zur Blockoberfläche hin fällt die Temperatur bis auf 8oo - looo° C ab. Dieses extreme
A. If -
S09836/0230
-U-
! Temperaturgefälle wird im Tiefofen ausgeglichen, wobei die Stehzeit
JDzw. Aufenthaltszeit im Ofen so bemessen wird3 daß am Ende des
! Aufheizens der Block eine nöglichst gleichmäßige Temperatur über
den gesamten Querschnitt aufweist. Das Temperaturniveau von 115o -
ι 13oo C richtet sich hierbei nach den jeweils einzuhaltenden
Beheizt wird der Tiefofen mittels einer öl- oder Gasfeuerung. Gewöhnlich ist er so gebaut, daß er eine Anzahl senkrecht stehender Blöcke aufnehmen kann. Nach dem Stand der Technik wird zur Regelung des Ofens bisher ein Sollwert für die Ofentemperatur vorgegeben. Bis zum Erreichen dieser Solltemperatur werden die Brenner zunächst mit einer maximalen Brennstoffmenge, die sich nicht ändert, beaufschlagt. Bei Erreichen der Solltemperatur wird vom Temperaturregler die Brennstoffmenge langsam abgeregelt und die Ofentemperatur damit konstant gehalten. Die Blöcke bleiben bei dieser konstanten Temperatur solange im Ofen, bis sie vom Bedienungspersonal aufgrund von Erfahrungswerten als ziehfrei freigegeben werden.
Diese Art der Regelung bis zur Ziehreife richtet sich nach dem WMrmezustand des Ofens und nur indirekt nach dem der Blöcke.
909836/0230
Es muß daher die Endwalztemperatur zur Korrektur der Ofenfahrweise herangezogen werden, um zu niedrige oder zu hohe Walztemperaturen zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde„ ein Verfahren zum Pegeln eines Ofens der eingangs genannten Art anzugeben9 um für die Stahlblöcke am Ende der Erwärmung ein optimales Verhältnis der Oberflächenzu der Kerntemperatur zu erreichen t wobei - unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften der Blöcke8 der physikalischen Gegebenheiten des Ofens und der Störungen9 die auf den Ofen einwirken -9 für den Übergang der Blocktemperäturen vom Beginn bis zum Ende der Aufenthaltszeit des Blockes im Ofen entweder ein fester Ziehzeitpunkt für die Blöcke bei einem optimalen Brennstoffverbrauch oder ein freier Ziehzeitpunkt für die Blöcke bei einer optimalen Zeitdauer1 wählbar sein sollen,
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst t daß über einen zeitlichen Verlauf die Oberflächentemperatur der Blöcke und die wärmetechnischen Größen des Ofens gemessen und Wärmebilanzen aufgestellt werden j daß aus den sich'ergebenden Ofenbilanztemperaturen
9836/02
zusammen mit der Oberflächentemperatur der Blöcke in einer ι Schätzeinrichtung ein Schätzwert für die Kerntemperatur der Blöcke ermittelt wird, daß die geschätzten Blockkern- und die
Blockoberflächentemperaturen als Isttemperaturen mit vorher ! festgelegten Blockkern- und Blockoberflächentemperaturen als
Solltemperaturen verglichen werden und der .als Ergebnis des
Vergleichs ermittelte Wert zur Korrektur der in den Ofen eingeführten Grundbrennstoffmenge verwandet wird. Wird eine besonders genaue Regelung des Ofens angestrebt, so wird die Oberflächentemperatur jedes einzelnen Blockes in einem Ofen gemessen. In vorteilhafter Weise wird mit der Korrektur der in den Ofen eingeführten Grundbrennstoffmenge nach Ablauf einer empirisch ermittelten Zeitspanne des Blockaufenthaltes in dem Ofen begonnen, und zwar vorzugsweise nach 1/1 bis i/3 der ingesamt erforderlichen Blockaufenthaltszeit in dem Ofena
Das Verfahren zum Regeln eines Tisfofens nach der Erfindung ist nachfolgend anhand einss bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zur Erläuterung verwendeten Zeichnung zeigen
909816/^0230
Fig, 1 die Regelung eines Tiefof ens als Blockschaltbild und Figo 2 den zeitlichen Verlauf der Blocktemperaturen.
Wie Fig„ 1 zeigt9 befinden sich in einem schematisch dargestellten Tiefofen 1 Stahlblöcke 2, von denen nur einer dargestellt ist» Üblicher Weise sind acht Stück derartiger Stahlblöcke 2 mit einem
2
Blockquerschnitt von jeweils 0D5 m in dem Tiefofen I1 der mit einem nicht dargestellten Dackel nach obsn abgeschlossen ist. Beheizt werden die Tief öfen 1 durch Brenner 30 die Z6B0 mit Gas gespeist werden. Die OberflMchentemperatur der aufgeheizten Stahlblöcke 2 wird mittels eines Temperatunreßgerätes 48 vorzugsweise eüies Strahlungspyrometer« gemessen und zwar in zeitlichen Abständen von z.B. 3 min, wobei sich für die gemessenen Oberflächentemperaturen der in Fig. 2 mit X1 bezeichnete Kurvenzug ergibt. Ih gleichen zeitlichen Abständen wie die Oberflächentempsratur der Stahlblöcke 2 werden zur weiteren Verarbeitung die folgenden wärmetechnischen Größen in bekannter Weise gemessen und aufgezeichnet, nämlich die Temperatur der Verbrennungsluft und deren Menge„ die Temperatur des Brennstoffes und dessen tfenge, die Temperatur des Abgases des Tief·= ofens 1 und schließlich die Temperatur des Ofenrauntss des Tiefofensβ
901836/025
Aus diesen Meßwerten wird für den Tiefofen nach der Gleichung (1)
die Wärmebilanz aufgestellt. In dieser Gleichung bedeutet ER den Ihergiestrom am Brenner, IL den Energiestrom am Austritt des
• ·
Ofens, (L den Nutzwärmestrom und 0 den Wandwärrosstroin.
Das Ergebnis der fortlaufend nach der Gleichung -,(1) durchgeführten Wärnebilanzrechnungen ergibt die Ofenbilanztemperaturen für das Heizgas und die Ofenwand, die zusammen mit der gemessenen Oberflächentemperatur der Blöcke einer Schätzeinrichtung 5 eingegeben werden, in der ebenfalls fortlaufend je ein Schätzwert für die Kerntemperatur und die Oberflächentemperatur der Blöcke ermittelt wird. Der Schätzwert für die Oberflächentemperatur wird gebildet, weil davon ausgegangen wird, daß die gemessene Oberflächentemperatur1 fehlerbehaftet ist. Die in der Schätzeinrichtung ermittelten Schätzwerte für die Kerntemperatur der Blöcke sind in das Diagramm gemäß Fig. 2 als X5 -Werte eingetragen. Aus Fig, 2 geht hervor, daß nach 3o Messungen der Fehler in der geschätzten Kerntemperatur nur noch 8 C beträgt.
909338/0230
Im weiteren Verlauf des Verfahrens werden die für die Kerntemperatur und die Oberflächentemperatur geschätzten Temperaturen als Ist= Temperaturen angesehen und dem Regler 6 zugeführt, wo sie mit den Soll-Temperaturen für die Oberfläche und den Kern der Blöcke verglichen werden. Die zeitvariablen Sollwerte für die Blockoberflächen- und Kerntemperatur Q (t)8 sowie der dazugehörige Verlauf der Grund-Brennstoffmenge N (t)0 werden durch die Steuerung 7 vorgegeben» Die Bestimmung der Solltemperatur und der Grundbrennstoffmenge erfolgt nach vorgegebenem Optimierungskriterium für eine brennstoff- oder zeitoptimale Ofenfahrwaise„
Die zwischen der Ist-Tenpsratur und der Soll=Temperatur auftretende Differenz ergibt den Temperaturfehler der Blöcke0 und zwar denjenigen der Oberfläche und des Kerns„ Dieser Temperaturfehler wird der Rückkopplung 8 mit der· Verstärkung k zugeführt,,
Der in der Rückkopplung 8 verstärkte Fehlerimpuls gibt dann das Maß für die Krrektur der Grundbrannstoffmsnge an9 mit der der Tiefofen 1 zu beaufschlagen ist9 um den Tempsraturfehler des Blockes zu beseitigen, Durch das aus der Rückkopplungseinrichtung 8 austretet
«09836/0230
- Io -
- Io -
Signal wird mittels einer Schaltung ein dem Brenner 3 zugeordnetes Stellglied 9 betätigt.
Ist der Temperaturfehler positiv, d.h. die Kern- und Oberflächentemperatur des Blockes zu niedrig, wird das Stellglied 9 für eine größere Brennstoffinenge weiter geöffnet, bei negativem Temperaturfehler entsprechend geschlossen. Durch das Rückkopplungsprinzip werden unbekannte Störungen, die auf den Tiefofenprozeß einwirken, automatisch ausgeglichen, -
Mit der Korrektur der in den Tiefofen 1 eingeführten Grundbrennstoffmenge wird nach etwa l/5+ bis 1/3 des» insgesamt zum Durchwärmen des Blockes bzw. dar* insgesamt erforderlichen Aufenthaltszeit des Blockes im Ofen begannst.
Die Vorteile des Verfahrens nasl* dar Erfindung sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren zum Regeln eines Tief of ens gegeben ist, mit dem Stahlblöcke asi Efods dea? Erwärmungszeit ein für die weitere Verarbeitung, d J:s inshsscndere zum Walzen, optimales Verhältnis der Oberflächen au ihres= Kerntemperatur erhalten. Dabei ist entweder ein fester Zdehsaitpur-kt für die Blöcke bei einem optimalen Brennstoffverbrauch oder- ein fraisr Ziehseitpunkt für die Blöcke bei einer optimalen Zeitdauer- wahlbsr»
309836/0230

Claims (1)

  1. Hoesch Werke Aktiengesellschaft, Eberhardstraße 12, 46οο Dor
    Patentansprüche
    Verfahren zum Regeln eines Erwärmungsofens für Stahlblöcke9 insbesondere eines Tiefofens für Stahlblöcke9 der zum Erwärmen der Blöcke auf Walztemperatur mit einer Grundbrennstoff menge beaufschlagt wird,, dadurch gekennzeichnet, daß über einen zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur der Blöcke und die wärmetechnischen Größen des Ofens gemessen und Wärmebilanzen aufgestellt werden;, und daß aus den sich ergebenden Ofenbilanztemperaturen zusammen mit der Oberflächentemperatur der Blöcke in einer Schätzeinrichtung ein Schätzwert für die Kerntemperatur der Blöcke ermittelt wird9 die geschätzten Blockkern- und die Blockoberflächentemperaturen als Isttemperaturen mit vorher festgelegten Blockkern- und Blockoberflächentemperaturen als Solltemperaturen verglichen werden und der als Ergebnis des Vergleiches ermittelte Wert zur Korrektur der in den Ofen eingeführten Grundbrennstoff menge verwendet wird»
    Verfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur jedes einzelnen Blockes in einem Ofen gemessen wird.
    909836/02^0
    — 2 —
    ORlGIMAL INSPECTED
    Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Korrektur der eingeführten Grundbrennstoffmenge nach Ablauf einer empirisch ermittelten Zeitspanne des Blockaufenthaltes in dem Ofen begonnen wird.
    Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Korrektur der eingeführten Grundbrennsotffmenge nach 1/4 bis 1/3 der insgesamt erforderlichen Blockaufenthaltszeit in dem Ofen begonnen wird.
    90983610230
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