DE2916151C2

DE2916151C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Glühen von Siliciumstahlcoils

Info

Publication number: DE2916151C2
Application number: DE2916151A
Authority: DE
Inventors: Philip Ross New Kensington Pa. Robinson; Ralph Edward Export Pa. Snyder
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1987-04-09
Also published as: IT7948791A0; ES479747A1; BR7902314A; DE2916151A1; FR2423544B1; BE875753A; IT1115133B; GB2029455B; SE7903414L; PL118136B1; US4167426A; AT381958B; AR217745A1; FR2423544A1; PL215034A1; ATA301079A; GB2029455A; SE446274B; JPS54145320A; CA1122887A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren wie auch eine Vorrichtung zum Glühen von Siliciumstahlcoils in einem Tunnelofen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 3 angegebenen Gattung.
Als nächstkommender Stand der Technik ist ausgegangen von der US-PS 36 06 289. Diese Entgegenhaltung offenbart einen Tunnelofen mit lediglich einer, dem Eingangsende des Ofens vorgelagerten Schleuse. Zum Spülen dieser Schleuse mit Wasserstoff wird Wasserstoff aus einer Wasserstoff-Aufbereitungseinrichtung verwendet. Diese Aufbereitungseinrichtung bezieht ihren Wasserstoff aus einem Wasserstoff-Kreislauf, der die Glühkammer des Tunnelofens und die Aufbereitungsanlage umfaßt.
Dabei wird gemäß US-PS 36 06 289 dieser Verunreinigungen, wie Luft, Feuchtigkeit, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und dgl., enthaltende Wasserstoff aus der Glühkammer abgezogen und in der Wiederaufbereitungseinrichtung gereinigt, gekühlt und getrocknet. Ferner ist eine gesonderte Wasserstoffquelle vorgesehen, um durch Leckverluste im Kreislaufsystem herbeigeführte Wasserstoffverluste auszugleichen.
Ein vergleichbarer Stand der Technik ergibt sich aus der US-PS 37 78 221. Diese Entgegenhaltung beschreibt einen Tunnelofen mit eingangsseitiger Schleuse sowie ausgangsseitiger Schleuse. Beide Schleusen werden mit reinem bzw. gereinigtem, trockenem Wasserstoff zu Spülzwecken gespeist.
Dieser bekannte Stand der Technik ist insofern nachteilig, als zur Schleusenspülung reiner, trockener Wasserstoff verwendet wird, sei es aus einer Wasserstoff-Wiederaufbereitungseinrichtung oder aus einer gesonderten Wasserstoffquelle. Gemäß US-PS 36 06 289 kann der der Schleuse zu Spülzwecken zugeführte Wasserstoff eine Mischung aus wiederaufbereitetem Wasserstoff sowie aus von der Wasserstoffquelle stammendem Wasserstoff sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so auszubilden, daß es zu verbesserten Qualitätsergebnissen führt und einen gesicherten und wirtschaftlichen Betriebsablauf gewährleistet. Ferner gehört zur Aufgabe der Erfindung das Auffinden einer Vorrichtung, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß zur Schleusenspülung aus dem Glühkammer-Wasserstoffkreislauf stammender Wasserstoff im nicht- oder nicht vollständig aufbereiteten Zustand verwendet werden kann. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wird als Spülgas für die Schleusen niemals aufbereiteter und getrockneter Wasserstoff und niemals Wasserstoff aus der Wasserstoffquelle benutzt. Statt dessen wird aus dem Wasserstoff-Kreislauf noch vor dem Auslaßende der Wiederaufbereitungseinrichtung Wasserstoff entnommen und als Spülgas den Schleusen zugeführt. Der Wasserstoffdruck im Inneren der Glühkammer des Tunnelofens wird trotz der Wasserstoffentnahme zu Spülzwecken aufrechterhalten, da die zu Spülzwecken entnommene Wasserstoffmenge durch Zufuhr aus der gesonderten Wasserstoffquelle kompensiert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Spülen jeder Schleuse eine wenigstens 5% der im Kreislauf zirkulierenden Wasserstoffatmosphäre verwendet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung beläuft sich die im Zirkulationssystem enthaltene Gasmenge auf 1 132 m³/h und die Menge an zu Reinigungszwecken benötigtem Wasserstoff auf nahezu 141,5 m³. Dieses Gas wird mit einer Durchflußmenge von etwa 679 m³/h innerhalb eines Zeitraumes von etwa 12 min zugeführt. Trotz dieser hohen Menge an aus dem Kreislauf entnommenem Wasserstoff wird beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Wasserstoffdruck im System konstant gehalten.
Das Glühen der Siliciumstahlcoils erfolgt im Rahmen der Erfindung in einem Tunnelofen, der eine Glühkammer und eine eingangsseitige sowie eine ausgangsseitige Schleuse aufweist. Das Glühen innerhalb der Glühkammer erfolgt in einer Wasserstoffatmosphäre und die beiden Schleusen werden zunächst mit Stickstoff und sodann mit Wasserstoff gespült. Der zu Spülzwecken benötigte Wasserstoff wird aus dem Wasserstoff der Glühatmosphäre entnommen, wobei frischer Wasserstoff gleichzeitig in die Glühatmosphäre eingeleitet wird, um deren Druck konstant zu halten.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Diese Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Tunnelofens.
Wie der Zeichnung zu entnehmen, ist ein Tunnelofen 2 vorgesehen, der eine eingangsseitige Schleuse 4, eine Hauptglühkammer 6 und eine ausgangsseitige Schleuse 8 aufweist. Die eingangsseitige Schleuse 4 besitzt eine Außentür 10 sowie eine Innentür 12, welche die Glühkammer 6 von der eingangsseitigen Schleuse trennt. Die ausgangsseitige Schleuse 8 besitzt eine Außentür 14 und eine Innentür 16, welche diese Schleuse von der Glühkammer 6 trennt. Schienen 18 erstrecken sich über die gesamte Länge des Ofens und erstrecken sich von einem Ende zum anderen. Auf diesen Schienen laufen Wagen C, die zur Aufnahme von Siliciumstahl-Coils S dienen. Die Wagen werden mit Hilfe eines Stempels 20 in die eingangsseitige Schleuse 4 hineingeschoben, wobei der Stempel durch eine Hydraulikeinrichtung 22 betätigbar ist. Zum Befördern der Wagen in die Glühkammer 6 ist ein durch eine Hydraulikeinrichtung 26 betätigbarer Stempel 24 vorgesehen. Die Wagen werden aus der ausgangsseitigen Schleuse mit Hilfe eines Stempels 28 herausbewegt, der mittels einer Hydraulikeinrichtung 30 betätigbar ist. Die Glühkammer 6 ist auf geeignete Weise heizbar.
Wasserstoff wird in die Glühkammer 6 aus einer Wasserstoffquelle 32 vermittels einer Leitung 34 zugeführt, wobei in der Leitung 34 ein Drucksteuerventil 36 vorgesehen ist. Eine Leitung 38 führt aus der Glühkammer 6 zum Steuerventil 36 um den Druck in der Glühkammer 6 etwa 76 mm Wassersäule oberhalb des Atmosphärendrucks zu halten. Der Wasserstoff wird in geeigneter Weise aus der Glühkammer 6 über Kühlungs- und Reinigungseinrichtungen 40 und eine Trocknungseinrichtung 42 geführt, bevor er in die Glühkammer 6 zurück gelangt. Stickstoff wird für Reinigungszwecke aus einer Stickstoffquelle 44 vermittels einer Leitung 46 der Glühkammer 6 zugeführt, wobei in der Leitung 46 ein Ventil 48 vorgesehen ist. In die eingangsseitige Schleuse 4 gelangt Stickstoff über eine Leitung 50 mit einem darin vorgesehenen Ventil 52 und zur ausgangsseitigen Schleuse 8 gelangt Stickstoff über eine Leitung 54 , in welcher ein Ventil 56 vorgesehen ist. Die bisher beschriebene Einrichtung ist herkömmlicher Art, wie auch der Glühvorgang.
Erfindungsgemäß ist eine Leitung 58 an die Wasserstoff-Wiederaufbereitungseinrichtung angeschlossen, wobei sich diese Leitung 58 in zwei Leitungen 60 und 62 aufteilt. Die Zweigleitung 60 führt zur eingangsseitigen Schleuse 4, während die Zweigleitung 62 zur ausgangsseitigen Schleuse 8 führt. Die Zweigleitung 60 enthält Ventile 64 und 65, ein Gebläse 66 und einen Durchflußmesser 68. In gleicher Weise enthält die Zweigleitung 62 Ventile 70 und 71, ein Gebläse 72 und einen Durchflußmesser 74. Die Gebläse 66 und 72 und die Durchflußmesser 68 und 74 können von herkömmlicher Art sein.
In Betrieb wird bei nichtchergiertem Ofen und geschlossenen Innentüren 12 und 16 die Glühkammer 6 mit Hilfe von Stickstoff gespült und dann mit Wasserstoff gefüllt. Bei wenigstens geöffneter Tür 10 wird die Hydraulikeinrichtung 22 betätigt, um einen Wagen C mit einem darauf ruhenden Coil S aus Siliciumstahl in die eingangsseitige Schleuse 4 zu befördern. Die Tür 10 wird sodann geschlossen und das Ventil 52 geöffnet, um die Schleuse 4 mit Stickstoff zu spülen, wonach das Ventil 52 wieder geschlossen wird. Der Durchflußmesser 68 wird auf den gewünschten Wasserstoffdurchfluß eingestellt und die Ventile 64 und 65 werden geöffnet. Das Gebläse 66 wird in Betrieb gesetzt, um Wasserstoff zu Reinigungszwecken in die eingangsseitige Schleuse einzubringen. In dem Maße, wie Wasserstoff aus dem die Glühkammer 6 einschließenden Kreislaufsystem entnommen wird, wird Wasserstoff in der gleichen Menge in das Kreislaufsystem eingebracht, was mit Hilfe des Drucksteuerventils 36 erfolgt, welches sich öffnet, wenn der Druck in der Glühkammer fällt. Ist der Reinigungsvorgang vollendet, so wird das Gebläse 66 gestoppt und werden die Ventile 64 und 65 geschlossen. Die Innentür 12 wird sodann geöffnet und der Wagen C in die Glühkammer 6 mit Hilfe der Hydraulikeinrichtung 26 eingebracht.
Die Tür 12 wird sodann geschlossen, die Tür 10 geöffnet und ein weiterer beladener Wagen C wird in die Schleuse 4 hineingestoßen, wonach die Tür 10 geschlossen wird. Der Vorgang wird dann so lange wiederholt, bis die Glühkammer 6 gänzlich mit Wagen gefüllt ist. Da die Wagen in die Glühkammer hineingestoßen werden, rücken sie nach und nach an das gegenüberliegende Kammerende vor.
Der Ofen hat nun seinen normalen Betriebszustand erreicht. Tatsächlich, selbst wenn der Ofen abgestellt wird, ist es normale Praxis, die Glühkammer 6 mit Wagen gefüllt zu lassen. Wenigstens die Außentür 10 wird sodann geöffnet und ein Wagen 10 in Eingangsschleuse 4 eingebracht. Bei geschlossenen Außentüren 10 und 14 und geschlossenen Innentüren 12 und 16 werden die Ventile 52 und 56 geöffnet, um die Schleusen 4 und 8 mit Stickstoff zu spülen bzw. zu reinigen, wonach die Ventile 52 und 56 geschlossen werden. Mit den Durchflußmessern 68 und 74 auf die angestrebten Durchflußmengen eingestellt, werden die Ventile 64, 65, 70 und 71 geöffnet und werden die Gebläse 66 und 72 in Gang gesetzt, so daß beide Schleusen mit Wasserstoff gespült bzw. gereinigt werden. Das Drucksteuerventil 36 arbeitet so, daß frischer Wasserstoff im wesentlichen in der gleichen Menge in das Kreislaufsystem eingebracht wird, wie Wasserstoff in die Schleusen einströmt, um in der Glühkammer einen im wesentlichen konstanten Druck der Wasserstoffatmosphäre aufrechtzuerhalten. Sodann werden die Innentüren 12 und 16 geöffnet und wird der Wagen C aus der eingangsseitigen Schleuse 4 in die Glühkammer 6 gestoßen, wobei der am weitesten vorne in der Glühkamer 6 stehende Wagen mit seinem darauf ruhenden bereits geglühten Coil in die ausgangsseitige Schleuse 8 gestoßen wird. Sodann werden die Innentüren 12 und 16 geschlossen und die Schleusen mit Stickstoff gespült. Die Außentüren werden dann geöffnet und der Wagen wird durch Betätigung der Hydraulikeinrichtung 30 aus der ausgangsseitigen Schleuse 8 entfernt. Ein neuer Wagen wird in die eingangsseitige Schleuse 4 eingebracht und der Vorgang wiederholt.
Beim Durchströmen der Kühlungs- und Reinigungseinrichtung 40 sowie des Trockners 42 wird der Wasserstoff gekühlt, gereinigt und getrocknet, wie bei herkömmlicher Arbeit üblich. In einer besonderen Einrichtung wird eine neue Stahlcharge auf einem Wagen etwa alle 70 Minuten eingebracht und erfordert jede Stickstoff- und Wasserstoffspülung etwa 10 bis 12 Minuten, wobei zum Reinigen einer jeden Schleuse wenigstens 5% des im Kreislauf vorhandenen Wasserstoffs verbraucht werden. Die Arbeitsweise des Systems wurde als von Hand gesteuert beschrieben, aber es versteht sich, daß in der industriellen Praxis eine automatische Einrichtung vorgesehen ist. Da diese automatisch arbeitenden Einrichtungen jedoch nicht zur Erfindung gehören, wurden sie unerwähnt gelassen. Das Glühen erfolgt im übrigen so, wie vor dieser Erfindung üblich.

Claims

1. Verfahren zum Glühen von Siliciumstahlcoils in einem eine Glühkammer und wenigstens eine Schleuse aufweisenden Tunnelofen, bei welchem in der Glühkammer eine Wasserstoffatmosphäre benutzt wird, welche durch die Glühkammer und eine Wiederaufbereitungseinrichtung zirkuliert, und bei welchem die wenigstens eine Schleuse zunächst mit Stickstoff und dann mit Wasserstoff gespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Spülen der Eingangs- und Ausgangsschleuse benutzte Wasserstoff aus dem Wasserstoff der Ofenglühatmosphäre unaufbereitet oder gekühlt und gereinigt, jedoch ungetrocknet entnommen wird und daß eine entsprechende Wasserstoffmenge aus einer gesonderten Wasserstoffquelle der Ofenglühatmosphäre zugeführt wird, um in der Glühkammer einen im wesentlichen konstanten Druck der Wasserstoffatmosphäre aufrechtzuerhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Spülen jeder Schleuse benutzte Wasserstoffmenge wenigstens 5% der zirkulierenden Wasserstoffatmosphäre beträgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem eine Glühkammer mit Schleusen aufweisenden Tunnelofen, einem Wasserstoff-Kreislaufsystem, mit dessen Hilfe Wasserstoff durch die Glühkammer, und eine aus Kühlungs- und Reinigungseinrichtungen sowie einer Trocknungseinrichtung bestehenden Wasserstoff-Wiederaufbereitungseinrichtung geführt ist, und mit einer an das Kreislaufsystem angeschlossenen gesonderten Wasserstoffquelle, sowie einer Einrichtung zum Spülen der beiden Schleusen mit Stickstoff und mit Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wasserstoff-Wiederaufbereitungseinrichtung eine Leitung (58) vor der Trocknungseinrichtung (42) abzweigt und daß sich diese Leitung (58) in zwei Zweige (60, 62) aufteilt, welche an die Eingangschleuse (4) und eine dem Auslaßende der Glühkammer (6) zugeordnete Auslaßschleuse (8) angeschlossen sind und daß eine Einrichtung (36) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die in die beiden Schleusen geleitete Wasserstoffmenge durch Wasserstoff aus der Wasserstoffquelle (32) kompensierbar ist.