DE2851424C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauf-Nachwärmeofen für metallisches Gut gemäß der im Oberbegriff des Hauptan­ spruches aufgeführten Gattung.

Bei modernen Anlagen zur Stahlherstellung hat man allgemein versucht, Energie und Arbeit einzusparen und eine hohe Wirt­ schaftlichkeit zu erreichen, indem die verschiedenen damit verknüpften Verfahren kontinuierlich ausgebildet werden. In solche Bemühungen wurde die Verwendung der Fertigungsstraße eingeschlossen, die vom kontinuierlichen Stranggieß- oder Walzverfahren bis zu einem nachgeordneten Walzverfahren reicht. Um dieses Verfahren kontinuierlich zu gestalten, wurde ver­ sucht, einen Nachwärmofen zwischen der kontinuierlichen Stranggieß- oder Walzanlage und der nachgeordneten Walzstraße anzuordnen. Bei diesen konventionellen Anordnungen muß, da die Geschwindigkeit für das Stranggießen oder anfängliche Walzen sich sehr stark von derjenigen des nachgeschalteten Walzens unterscheidet, wobei die letztere normalerweise ein Mehrfaches der ersten beträgt, der verwendete Nachwärmofen als Puffer oder Aufnahmezone dienen, um den Unterschied in der Durchgangs­ kapazität zwischen den beiden Verfahren soweit wie möglich aufzunehmen. Insbesondere wird es, um die obengenannten Er­ fordernisse zu erfüllen, notwendig, einen Nachwärmofen zu ver­ wenden, der gleichzeitig Werkstücke zum Walzen mit einer höhe­ ren Geschwindigkeit ausgeben kann und in den kontinuierlich Werkstücke vom Stranggießverfahren oder vorhergehenden Walz­ verfahren mit einer niedrigeren Geschwindigkeit eingegeben wer­ den, ohne daß die Transportgeschwindigkeit solcher Werkstücke geändert wird. Außerdem sollte ein solcher Nachwärmofen so an­ geordnet sein, daß eine hohe Betriebswirtschaftlichkeit und Arbeitsersparnis erreicht wird, indem soweit wie möglich die Häufigkeit von Ein-Aus-Schaltungen der Walzstraße, die mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, reduziert wird, indem im Nachwärmofen eine vorbestimmte Menge von Werkstücken, die gewalzt werden sollen und die durch Stranggießen oder andere Verfahren mit niedriger Geschwindigkeit kontinuierlich herge­ stellt sind, aufbewahrt wird und indem diese Werkstücke zu­ sammen in einer Grusse vom Ofen an die Walzstraße weitergege­ ben werden. Für die oben beschriebenen Zwecke muß der Nachwärm­ ofen, ohne daß seine Länge dadurch vergrößert wird, mit Heiz­ einrichtungen und Einrichtungen zum Halten der Wärme versehen sein, um die Wärme der geheizten Werkstücke, die gewalzt werden sollen, zu halten, bis das zuletzt in den Ofen aufgegebene Werk­ stück bis zur vorbestimmten Walztemperatur erhitzt ist.

Ein Durchlauf-Nachwärmeofen gemäß dem Oberbegriff des Haupt­ anspruches ist bekannt aus der DE-PS 12 32 996.

Bei diesem bekannten Nachwärmeofen sind der erste und letzte Abschnitt der Förderstrecke Hubbalkenförderer, die wahlweise synchron oder unabhängig gesteuert werden können. Der mittlere Abschnitt der Förderstrecke ist hingegen ein Wagen oder Schlitten, der den Zweck hat, die Werkstücke unter Vereinzelung von dem ersten auf den zweiten Hubbalkenförderer zu überführen. Diesem Zwischenförderer ist keine heizbare Ofenstrecke zugeordnet, er kann sich sogar außerhalb der beiden Ofenabschnitte befinden. Das auf diesem Zwischenförderer befindliche Heizgut nimmt daher an der eigentlichen Wärmebehandlung im Ofen nicht teil, sondern die Wärmebehandlung ist auf die Teilstrecken der beiden Hub­ balkenförderer beschränkt.

Dies hat den Nachteil, daß die Gesamtlänge der Ofenanlage nur unvollständig für die Wärmebehandlung ausgenutzt wird, und daß jeder der beiden eigentlichen Ofenabschnitte nur jeweils einer Funktion zugeordnet sein kann, nämlich der erste Ab­ schnitt zum Aufheizen und als Aufnahmepuffer und der zweite Abschnitt zur eigentlichen Wärmebehandlung mit definierter Vorrückgeschwindigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Nach­ wärmeofen so auszubilden, daß seine Gesamtkapazität besser und flexibler ausgenutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Mitteln gelöst. Eine vor­ teilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen beispielsweise beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer Heißwalzstraße von einer Stranggießanlage zu einer Walzanlage, bei der die Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt eines Nachwärmofens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erklärung der Folge von Arbeits­ gängen des Nachwärmofens der Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Ansicht von oben des Aufbaus eines Nachwärmofens in einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 2; und

Fig. 5 in einer ähnlichen Ansicht wie in Fig. 2 die Folge von Arbeitsschritten des abgewandelten Nachwärmofens der Fig. 4.

Gleiche Teile sind in den verschiedenen Zeich­ nungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist der Aufbau einer Heißwalzstraße gezeigt, die von der Stranggießanlage C bis zur Walzanlage R reicht, zwi­ schen denen ein Nachwärmofen H, der der Erfin­ dung entspricht und weiter unten genauer unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben werden wird, als Heizzone und Pufferzone angeordnet ist. In der Stranggießanlage C wird in einem Gießlöffel C ₁ enthaltenes geschmolzenes Metall in einen Trichter C ₂ eingebracht, um anschließend in einer Formanordnung C ₃ in ein Stranggießmaterial umgewandelt zu werden, z. B. in Form einer Stange b, die dann zwischen einer Anzahl von Paaren von Führungsrollen r _a entlang einem gekrümmten Weg durch eine Einrichtung C ₄ zum Geraderichten und ähnliches, die nacheinan­ der angeordnet sind, hindurchgeführt wird und anschließend in Werkstücke, d. h. Barren oder Stranggießabschnitte s und ähnli­ ches, durch Schneideinrichtungen C ₅ in bekannter Weise zer­ schnitten wird. Die so gebildeten Stranggießabschnitte werden weiter durch Transportrollen r _b zu einem (nicht gezeigten) Aufgabetisch befördert, der angrenzend an die Aufgabeseite Ha des Nachwärmofens H angeordnet ist, und werden dann in den Ofen H durch Stoßeinrichtungen P eingebracht. Die Stranggieß­ abschnitte d, die im Ofen H auf weiter unten beschriebene Weise behandelt sind, werden dann von dem Ofen H auf einen (nicht ge­ zeigten) Ausgabetisch mit Hilfe von Einrichtungen E zum Entneh­ men ausgegeben, der an der Ausgabeseite Hb des Ofens H ange­ ordnet ist. Die Stranggießabschnitte werden dann in die Walz­ anlage R durch Transportrollen r _c eingeführt, um gewalzt zu werden, z. B. in die Form von Stahlplatten f.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist der Nachwärmofen H der Er­ findung, der vom Hubbalkentyp ist, ein Gehäuse oder einen Ofenkörper Hf aus feuerfestem Material auf, das bzw. der oberhalb des Bodens durch geeignete (nicht gezeigte) Stützelemente gehalten ist und sich in Längsrichtung vom Auf­ gabeende Ha zum Ausgabeende Hb des Ofens H für die Werkstücke W (d. h. die Barren oder Stranggießabschnitte s) erstreckt. Außer­ dem weist der Ofen H Hubbalkeneinrichtungen B auf, die im Ofenkörper Hf beweglich angeordnet sind und quer zur Längsrichtung in drei Abschnitte oder Hubbalken B ₁, B ₂ und B ₃ geteilt sind. Außerdem ist eine Vielzahl von Brennern F, z. B. Brenner mit Axialfluß, im Ofenkörper Hf mit vorbestimmten Ab­ ständen zum Heizen der Werkstücke W vorgesehen. Die Hub­ balken B ₁, B ₂ und B ₃ sind auf exzentrischen Rädern 1 gelagert, die drehbar unterhalb der Balken B ₁ bis B ₃ angeordnet und mit einer (nicht gezeigten) Antriebs­ quelle, wie z. B. einem Motor oder ähnlichem, verbunden sind, um die entsprechenden Balken B ₁ bis B ₃ vertikal bewegen zu kön­ nen. Außerdem sind hydraulische Zylinder 2 ₁, 2 ₂ und 2 ₃ vorge­ sehen, die ebenfalls unter den Balken B ₁ bis B ₃ vorgesehen sind, um die Balken in Horizontalrichtung zu bewegen. Schließlich sind noch Kupplungseinrichtungen 3 ₁ und 3 ₂, z. B. magnetische Kupplungen oder ähnliches, zwischen benachbarten Balken B ₁ und B ₂ bzw. B ₂ und B ₃ vorgesehen, um die unabhängig antreibbaren Balken B ₁ bis B ₃ auch synchron miteinander bewegen zu können. Um die Hubbalken B ₁ bis B ₃ auf geeignete Weise anzutreiben, sind die exzentrischen Räder 1 und die hydraulischen Zylinder 2 ₁, 2 ₂ und 2 ₃ mit einer Ge­ schwindigkeits-Steuerschaltung Xa einer Steuereinrichtung X verbunden, die auf bekannte Weise eine konventionelle logische Betriebsschaltung aufweist, während die Kupplungsmechanismen 3 ₁ und 3 ₂ mit einer Kupplungssteuerschaltung Xb der Steuerein­ richtung X verbunden sind.

Es soll nun im Zusammenhang mit Fig. 3 der Betrieb des Nachwärmofens H der Fig. 2 beschrieben werden.

Es wird angenommen, daß die Werkstücke, z. B. Barren oder Stranggießabschnitte W, die gewalzt werden sollen und bei C durch Stranggießen hergestellt wurden, kontinuierlich in den Nachwärmofen H mit einer mittleren Transportgeschwindigkeit von 0,3 m/min eingegeben werden. Im Zustand gemäß (a) von Fig. 3 werden die Balken B ₁, B ₂ und B ₃ miteinander durch die Wirkung der Kupplungen 3 ₁ und 3 ₂ gleichzeitig mit einer Ge­ schwindigkeit von 0,3 m/min bewegt, und es werden die zu wal­ zenden Werkstücke W nacheinander zum Ausgabeende Hb weiterbe­ wegt, während sie durch die in Fig. 2 gezeigten Brenner F ge­ heizt werden (Fig. 3(b)).

Wenn alle Werkstücke W in den Ofen H aufgegeben sind, wobei das erste der Werkstücke W in der Gruppe dieser Werkstücke das Ausgabeende Hb erreicht (Fig. 3(c)), wird der Hubbalken B ₁ vom Hubbalken B ₂ durch Betätigung der Kupplung 3 ₁ durch die Steuerschaltung Xb abgeschaltet oder getrennt, während die Bal­ ken B ₂ und B ₃ miteinander durch die Kupplung 3 ₂ verbunden sind, so daß sie sich nur mit niedriger Leerlaufgeschwindigkeit nach oben und nach unten bewegen, um ein Leerlaufen zu erreichen, d. h. einen die Wärme haltenden Prozeß. Anschließend werden nach Ablaufen einer vorbestimmten Zeit die Werkstücke W durch synchronisiertes Antreiben der Hubbalken B ₂ und B ₃ mit einer hohen Ausgabegeschwindigkeit von 0,58 m/min ausgegeben, um zur Walzeinrichtung R transportiert zu werden. Es sollte hier bemerkt werden, daß die Ausgabe- oder Transportgeschwin­ digkeiten für die Balken B ₂ und B ₃ durch die Änderung der Periodenzeit geändert werden müssen.

Inzwischen werden durch die Stranggießeinrichtung C neu hergestellte Werkstücke oder Stranggießabschnitte W′ nachein­ ander auf den Balken B ₁ aufgegeben, um mit der mittleren Trans­ portgeschwindigkeit von 0,3 m/min transportiert zu werden (Fig. 3(d)). Insbesondere transportiert im Zustand von Fig. 3(d) der Hubbalken B ₁ die Werkstücke W′ mit der mittleren Trans­ portgeschwindigkeit von 0,3 m/min, während die Hubbalken B ₂ und B ₃, die aufgrund der Wirkung der Kupplung 3 ₂ miteinander verknüpfte Bewegungen ausführen, die Werkstücke W mit der hohen Transportgeschwindigkeit von 0,58 m/min ausgeben. Anschließend werden, wenn die Werkstücke W auf dem Hubbalken B ₂ auf den Balken B ₃ übertragen sind, die Balken B ₁ und B ₂ durch Wir­ kung der Kupplung 3 ₁ zusammen miteinander bewegt, um die Werk­ stücke W′ mit der mittleren Transportgeschwindigkeit von 0,3 m/min nacheinander zu transportieren, während der Balken B ₃, der vom Balken B ₂ durch die Wirkungsweise der Kupplung 3 ₂ getrennt ist, die Werkstücke W mit der hohen Ausgabegeschwin­ digkeit von 0,58 m/min kontinuierlich ausgibt (Fig. 3(e)). In anderen Worten führen im Zustand von Fig. 3(e) die Balken B ₁ und B ₂ miteinander verknüpfte Bewegungen aufgrund der Wirkung der Kupplung 3 ₁ aus und transportieren die Gruppe von Werk­ stücken W′ mit der mittleren Transportgeschwindigkeit von 0,3 m/min weiter, während der Balken B ₃ die Werkstücke W mit der hohen Ausgabegeschwindigkeit von 0,58 m/min ausgibt.

Bei Beendigung der Ausgabe der Gruppe von Werkstücken W wird der Balken B ₃ in seiner Bewegung wiederum mit dem Balken B ₂, der wiederum bewegungsmäßig mit dem Balken B ₁ verknüpft ist, durch Wirkung der Kupplung 3 ₂ verknüpft; dabei wird seine Transportgeschwindigkeit auf 0,3 m/min im Gleichlauf mit den Balken B ₁ und B ₂ geändert, um nacheinander die Gruppe von Werk­ stücken W′ zur Ausgabeseite Hb zu bewegen. Anschließend wird der Ofen H in den Zustand von Fig. 3(c) zurückversetzt, und die Werkstücke W, die durch die Stranggießanlage C erzeugt sind, werden in einem vorbestimmten Zeitraum in den Nachwärm­ ofen H unabhängig von der Anfangszeit des Walzens eingeführt.

Es soll nun auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen werden. In Fig. 4 ist eine Abwandlung des Nachwärmofens H der Fig. 2 und 3 gezeigt. Bei dem modifizierten Nachwärmofen HA von Fig. 4 weist der Ofenkörper HAf eine Trennwand Hw auf, die z. B. aus feuerfesten Steinen aufgebaut sein kann und ungefähr in der Mitte des Ofens angeordnet ist und sich in Längsrichtung vom Aufgabeende Ha zum Ausgabeende Hb des Ofens HA erstreckt, um das Innere des Ofens H in zwei Reihen von unabhängigen Heiz­ abschnitten H ₁ und H ₂ aufzuteilen, die mit getrennten Eingän­ gen H 1 a und H 2 a und Ausgängen H 1 b und H 2 b für die Werkstücke W versehen sind. Die Heizabschnitte H ₁ und H ₂ enthalten, in Längsrichtung in wenigstens drei Abschnitte geteilt, die Hubbalken B ₁, B ₂ und B ₃ bzw. B _1′, B _2′ und B _3′, und zwar in ähnlicher Weise wie beim Ofen H von Fig. 2.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 soll nun der Betrieb des Nach­ wärmofens HA der Fig. 4 beschrieben werden.

Wenn die Werkstücke, die gewalzt werden sollen, z. B. Barren oder Stranggießabschnitte W, die durch das Stranggießverfahren bei C gegossen sind, im erhitzten Zustand in die erste Heiz­ zone H ₁ mit einer Aufgabegeschwindigkeit (Ausgabegeschwindig­ keit) von 0,3 m/min eingegeben werden, werden die Balken B ₁, B ₂ und B ₃ mit einer Transportgeschwindigkeit von 0,3 m/min an­ getrieben, um die Werkstücke W nacheinander weiterzubewegen, die durch die in Fig. 2 gezeigten Brenner F erwärmt werden. Kommen die Werkstücke W an einem mittleren Abschnitt des Bal­ kens B ₂ an (die Menge der Werkstücke W ist äquivalent zur hal­ ben Menge der Werkstücke, die durch einen Stranggießvorgang gegossen sind), so werden die nachfolgenden Werkstücke W um­ geleitet, so daß sie in den zweiten Heizabschnitt H ₂ eingegeben und anschließend weitertransportiert werden, während sie durch die in Fig. 2 gezeigten Brenner F erwärmt werden (Fig. 5(a)). Anschließend werden, wenn das vordere Ende der Gruppe von Werk­ stücken Wa im ersten Heizabschnitt H ₁ die Ausgabeseite H 1 b er­ reicht hat, die Hubbalken B ₂ und B ₃ einer zusammenhängenden Bewegung ausgesetzt, um den Leerlaufschritt zu beginnen, um die Gruppe von Werkstücken Wa erwärmt zu halten (Fig. 5(b)). Danach wird die Gruppe der Werkstücke Wb im zweiten Heizab­ schnitt H ₂ auch erwärmt gehalten, während die Werkstücke W von einem zweiten Stranggießschritt in den ersten Heizabschnitt H ₁ eingegeben werden. Nach Weiterbewegung durch den Balken B ₁ während eines vorgegebenen Zeitraumes beginnen die Balken B ₂ und B ₃ im ersten Heizabschnitt H ₁ mit der Ausgabe, um die Werkstücke Wa mit einer Geschwindigkeit von 0,58 m/min auszu­ geben (Fig. 5(c)). Anschließend werden, wenn die Werkstücke W auf dem zweiten Balken B ₂ auf den Balken B ₃ übertragen werden, die Hubbalken B ₁ und B ₂ der zusammenhängenden Bewegung bei der Transportgeschwindigkeit von 0,3 m/min ausgesetzt, um die nachfolgende Gruppe von Werkstücken Wa′ auch auf den Balken B ₂ zu bringen (Fig. 5(d)). Nach Beendigung der Ausgabe der Werk­ stücke W auf dem Balken B ₃ wird dieser Balken B ₃ auch der zu­ sammenhängenden Bewegung der Balken B ₁ und B ₂ ausgesetzt, um eine Transportbewegung mit der Geschwindigkeit von 0,3 m/min zu erhalten. Wird die nachfolgende Gruppe von Werkstücken Wa′ (deren Menge der halben Menge entspricht, die durch den zwei­ ten Stranggießschritt hergestellt ist) eingeführt, so wird ein Umschalten bewirkt, um in den zweiten Heizabschnitt H ₂ aufzu­ geben. Es wird dann in ähnlicher Weise wie im ersten Heizab­ schnitt H ₁ die Gruppe von Werkstücken Wb im zweiten Heizab­ schnitt H ₂ mit einer Geschwindigkeit von 0,58 m/min ausgegeben (Fig. 5(e)), während die Balken B _2′ und B _3′ nacheinander auf die Transportgeschwindigkeit von 0,3 m/min umgeschaltet wer­ den, um die nachfolgenden Werkstücke Wb′ zur Ausgabeseite H 2 b zu transportieren.

Danach wird der Ofen HA in den in Fig. 5(b) gezeigten Zu­ stand gebracht, und die im Stranggießverfahren bei C strangge­ gossenen Werkstücke bleiben in den ersten oder zweiten Heizab­ schnitten H ₁ oder H ₂ erwärmt, um durch die Walzeinrichtung R bei einem vorbestimmten Zeitintervall kontinuierlich gewalzt zu werden.

Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform im wesentli­ chen bezüglich des Hubbalkenofens mit oberer und unterer Befeuerung beschrieben wurde, ist die Erfindung in ihrer An­ wendung nicht allein auf derartige Hubbalkenöfen be­ schränkt, sondern kann auch leicht bei Schwenkgestellöfen mit Ziegelgestell (brick hearth) und Ofenbefeuerung verwendet wer­ den.

Die Anwendung der Erfindung ist auch nicht beschränkt auf die von der Stranggießanordnung bis zur Walzanordnung reichende fortlaufende Heißwalzstraße, sondern kann auch wirkungsvoll eingesetzt werden als ein Pufferofen für den kontinuierlichen Arbeitslauf von der Block- oder Grobwalzwerkstufe bis zur Walz­ stufe, z. B. einem Brammen- oder Flachwalzwerk im Heißdirekt­ walzverfahren (hot direct rolling, HDR).

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich auch, daß er­ findungsgemäß die Hubbalken des Nachwärmofens in Längsrich­ tung in wenigstens drei Abschnitte oder drei Hubbalken ge­ teilt sind, die durch getrennte Antriebseinrichtungen so ange­ trieben werden können, daß das Ausgeben bei hoher Geschwindig­ keit und das kontinuierliche Aufgeben der Werkstücke bei nie­ driger Geschwindigkeit gleichzeitig durch geeignetes Umschalten des Antriebsmechanismus bewirkt werden kann, ohne daß die Transportgeschwindigkeit der zu wälzenden Werkstücke geändert wird, um die Hubbalken wirksam zu verwenden. Auf diese Wei­ se ist es möglich geworden, bei verkleinerter Ofenlänge Energie zu sparen.

Claims (2)

1. Durchlauf-Nachwärmeofen für metallisches Gut, mit einer sich vom Eingabe- zum Ausgabeende durch den Ofen erstreckenden Förderstrecke, die in Längsrichtung in drei Abschnitte unterteilt ist, von denen zumindest der erste und letzte Abschnitt als Hubbalkenförderer ausgebildet sind, die wahlweise synchron oder unabhängig voneinander an­ treibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch der mittlere Abschnitt der Förderstrecke als Hubbalkenförderer (B 2) aus­ gebildet und wahlweise synchron zu oder unabhängig von jedem der beiden anderen Hubbalkenförderer (B 1, B 3) antreibbar ist, und daß steuerbare mechanische Kupplungsmittel (3 ₁, 3 ₂) zwischen den Hubbalkensystemen von je zwei aneinandergrenzenden Hubbalkenförderern (B 1, B 2; B 2, B 3) angeordnet sind, durch die das Hubbalkensystem des mittleren Förderers (B 2) wahl­ weise mit dem des ersten und/oder letzten Hubbalkenförderers (B 1, B 3) zu gemeinsamer Bewegung koppelbar oder von ihm ent­ koppelbar ist.

2. Durchlauf-Nachwärmeofen nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ofen durch eine längsver­ laufende Trennwand (Hw) in zwei parallel nebeneinander­ liegende Ofenkammern (H 1, H 2) mit je einer aus drei hinter­ einandergeschalteten Hubbalkenförderern (B 1, B 2, B 3; B 1′, B 2′, B 3′) bestehenden Förderstrecke unterteilt ist, wobei die Hubbalkensysteme und die sie verbindenden Kupplungsmittel in den beiden Förderstrecken unterschiedlich steuerbar sind.