DE3044562A1

DE3044562A1 - Verfahren zur temperatursteuerung in heizoefen

Info

Publication number: DE3044562A1
Application number: DE19803044562
Authority: DE
Inventors: Yasuo Morooka; Kozo Hitachi Ibaraki Nakai; Hiroshi Tokyo Shibayama; Shinya Tanifuji; Nobuyuki Ibaraki Togashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1981-09-10
Anticipated expiration: 2000-11-27
Also published as: JPS5675529A; JPS5848009B2; DE3044562C2; US4338077A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperatursteuerung von öfen, insbesondere ein Verfahren zur Temperatursteuerung von Heizöfen, die für Brammen vor einem Warmwalzwerk verwendet werden, wenn die Brammen mit unterschiedliehen Temperaturanstiegskurven kontinuierlich in den Ofen hineingefahren werden.

In einem Heiz- oder Wärmofen wird die Steuerung der Ofentemperatur im allgemeinen in der Weise durchgeführt, daß die in den Ofen hineingefahrenen Brammen eine Zieltemperatur erreichen, bevor sie den Ofen wieder verlassen. Unter den Temperatursteuerungsverfahren gibt es ein Verfahren, das eine Temperaturanstiegs.kurve der Brammen bezüglich ihrer Position im Innern des Ofens bestimmt und das die Aufheizung der Brammen gemäß dieser Temperaturanstiegs.kurve vornimmt. Es wird vermutet, daß diese Temperaturanstiegs kurve sich mit der Ladetemperatur der Brammen, der Zielaustragstemperatur, der Verweilzeit der Brammen im Ofen und ihren Materialien, bzw. Stahlsorten ändert. Die Anfangstemperatur der Brammen ändert sich z.B. erheblich, was nachstehend näher erläutert ist.

In einem Warmbandwalzwerk werden halbfertige Metallprodukte, z.B. Brammen oder dicke Platten in einer Speicherzone gelagert, bis es erforderlich ist, sie zu walzen. Somit ist die Brammentemperatur im wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur.

Unter dem Gesichtspunkt der Energieerhaltung ist es jedoch nicht wünschenswert, die halbfertigen Produkte bis zur Umgebungstemperatur abkühlen zu lassen und sie dann zur Zeit des Walzens wieder aufzuheizen. In jüngster Zeit hat man heiße Brammen, die im Stranggießverfahren oder in Vorwalzwerken hergestellt werden, im'Ofen aufgeheizt. Kalte Brammen, die auch als kalte Materialien bezeichnet werden, vermischen

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sich jedoch unvermeidlicherweise mit den heißen Brammen zum Walzen, wenn die Brammen dem Ofen zugeführt werden, nachdem ihre Oberflächenkorrektur erfolgt ist oder wenn die geforderten Produktarten sich von den Arten von Brammen unterscheiden, die von der Stranggießstraße zugeführt werden.

Das Temperaturanstiegsinus ter zur Z ie !temperatur zum Heizen von heißen Materialien unterscheidet sich von dem zur Aufheizung von kalten Materialien.

Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Temperatursteuerung von öfen, wenn Materialien mit unterschiedlichen Temperaturanstiegskurven, wie den oben genannten heißen und kalten Materialien dem Heizofen kontinuierlich zugeführt werden.

Beim Stande der Technik findet sich häufig keine Erwähnung der Temperatursteuerung von Brammen mit unterschiedlichen Temperaturanstiegskurven bei heißen und kalten Materialien, wie es oben angegeben worden ist. Aus der US-PS 36 04 695 ist ein Verfahren zur Temperatursteuerung von öfen bekannt, bei dem die durchschnittliche Temperatur der Brammen, die in mehreren Ofenzonen verteilt sind, als Funktion der in den Zonen gemessenen Temperaturen, der Heiζeigenschäften und Größe der Brammen, der Positionen der Brammen in den Zonen usw. geschätzt wird, während die Beheizung durchgeführt wird, um die Abweichung der geschätzten Temperatur von den gewünschten Brammentemperaturkurven minimal zu machen- Dabei finden sich in der genannten Literaturstelle keinerlei Hinweise für die Korrektur der eingestellten Temperatur, wenn große Schwankungen bei der Temperatur der zugeführten Brammen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Temperatursteuerung von Öfen zu verbessern, bei denen Brammen oder Stahlblöcke mit unterschiedlichen Temperaturanstiegskurven zugeführt werden, so daß es möglich ist, eine kontinuierliche Steuerung unter Berücksichtigung der vorhergehenden Brammen mit eine.r gegebenen Temperaturanstiegskurve vorzunehmen.

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Zur Erreichung dieses Zieles zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß in den Fällen, wo die Zuführung von Brammen mit einer anderen Temperaturanstiegskurve während der Zuführung von Brammen zum Heizofen abgetastet wird, die eingestellte Temperatur des Heizofens erneut auf einen Wert geändert wird, der für die anschließend zugeführten Brammen geeignet ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der eingestellte Wert für jede Zone des Ofens über einen Zeitraum geändert, der der Bewegung einer vorderen Bramme einer Gruppe von Brammen entspricht, die eine andere Temperaturanstiegskurve haben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugsnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus

von Heizofen und Steuersystem; Figur 2A ein Beispiel der Temperaturanstiegskurve für heiße Materialien;
Figur 2B ein Blockschaltbild der Temperatureinstell-Rechen-

vorrichtung für den Ofen gemäß der Erfindung; Figur 3A ein Beispiel des Führungs-Datenspeichers; Figur 3B ein Beispiel der Datenstruktur pro Bramme des Datenspeichers ;
Figur 3C ein Beispiel des Einstellwertspeichers; Figur 4 ein Beispiel der Temperaturanstiegskurven für heiße und kalte Materialien;

Figur 5 ein Beispiel der Ansprechzeit der Heizzone; Figur 6A bis 6C den Zeitablauf zur Änderung der Einstellwerte bezüglich der Brammenpositionen; Figur 7 Beispiele der Einstellwerte, die den jeweiligen

Zonen für heiße und kalte Materialien entsprechen; Figur 8A eine Erläuterung der Heizzonen; Figur 8B bis 8E Positionen der entsprechenden Brammen; Figur 8F bis 8J die zeitliche' Zuordnung der Einstelltemperaturen;

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Figur 8K und 8L den zeitlichen Ablauf zur Lösung der Verriegelung der eingestellten Werte; und in Figur 9 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des erfindungs-

gemäßen Verfahrens bei Ausführung mit einem Computer. Obwohl die nachstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen sich mit dem Fall beschäftigt, wo die aufgeheizten Materialien Brammen sind, ist die Erfindung keinesfalls auf Brammen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Stahlmaterialien eingesetzt werden.

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Heizofens sowie eines Steuersystems gemäß der Erfindung. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet den Heizofen in seiner Gesamtheit. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um einen 4-Zonen-Heizofen, wobei I eine Vorheizzone, II und III Heizzonen und IV eine Haltezone bezeichnen. Die Bezugszeichen 3-1 bis 3-4 bezeichnen Ofenzonen-Temperaturdetektoren, die in den jeweiligen Zonen vorgesehen sind.

Die Bezugszeichen 4-1 bis 4-4 bezeichnen Brenner, die in den jeweiligen Zonen vorgesehen sind, währen die Bezugsziehen 5-1 bis 5-4 Ofentemperatursteuerungen bezeichnen. Die Bezugszeichen 6-1 bis 6-4 bezeichnen Betriebseinrichtungen zur Bestimmung der Differenz zwischen den Ofentemperaturen, die von den Temperaturdetektoren 3-1 bis 3-4 abgetastet worden sind, bzw. den Ofentemperatur-Einstellwerten TP, also TP-1 bis TP-4. Die Bezugszeichen 7-1-bis 7-4 bezeichnen Brennstoffsteuerungen,!die den jeweiligen Brennstoffdurchsatz F steuern. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet ein Ofentemperatur-Steuerungssystem, während das Bezugszeichen 9 einen Absaugschacht bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine aufzuheizende Bramme bezeichnet. Mit anderen Worten, Figur zeigt einen 4-Zonen-Heizofen, bei dem die Temperatursteuerung für jede Zone I bis IV unabhängig durchgeführt wird.

Die BrennstoffSteuerung erfolgt nämlich mit den Brennstoffs teuerungen 7-1 bis 7-4 in der Weise, daß die tatsächliehe Ofentemperatur in der jeweiligen Zone mit dem Ausgangssignal TP-1 bis TP-4 vom Steuerungssystem 200 zur Einstellung

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der Ofentemperatur übereinstimmt. Das Bezugszeichen F bezeichnet dabei den Brennstoff, wobei die Bezugszeichen F1 bis F4 den Brennstoffdurchsatz in den jeweiligen Zonen I bis IV bezeichnen.

Eine herkömmliche Anordnung zur Einstellung der Ofentemperatur berechnet den Wert der Brammentemperatur im Ofen unter Verwendung der Temperaturabtastwerte TI bis T4 in den Zonen und stellt den Einstellwert der Ofentemperatur so ein, daß die Differenz zwischen dem Zielwert, der durch die Temperaturanstiegskurve der Bramme bestimmt ist, und der Brammentemperatur minimal wird. Bei dieser Art von System wird die Ansprechgeschwindigkeit der Ofentemperatursteuerung durch die Änderungsgeschwindigkeit der Brammentemperatur beeinträchtigt. Die Zeitkonstante dieser Brammentemperatur ist häufig in der Größenordnung von einigen 20 min, so daß die Ofentemperatursteuerung gemäß dieser Konstante langsam ausgeführt wird. Das System ist für eine stabile Steuerung geeignet, wenn Materialien mit im wesentlichen gleichen Heizbedingungen oder stabilen Zuständen zu beheizen sind, wenn aber Materialien mit erheblich unterschiedlichen Heizbedingungen oder unstabilen Zuständen zu beheizen sind, wird die Steuerungsgenauigkeit der Brammentemperatur wegen der Ansprechverzögerung erheblich verschlechtert.

Wenn ein kaltes Material im Anschluß an heißes Material zugeführt wird, wird die Ansprechverzögerung beispielsweise besonders kritisch. Figur 2A zeigt Beispiele von Temperaturanstiegskurven für derartige heiße und kalte Materialien. Bei der obigen Ausführungsform wird die Atmosphäre im Inneren des Ofens zuerst in der Weise gesteuert, daß das heiße Material längs der Kurve H in Figur 2A beheizt wird, da ein sehr großer Anteil von Stahlplatten im Ofen heiße Materialien zu Beginn sind. Wenn die Anzahl von kalten Materialien jedoch zunimmt, wird es erforderlich, die Temperatur der Atmosphäre im Inneren des Ofens zu ändern, damit sie zur Beheizung der kalten Materialien geeignet rst. Mit anderen Worten, es wird ein Heizen längs der Kurve C in Figur 2A erforderlich. Ein

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kritisches Problem ist hierbei, daß die Steuerungsgenauigkeit der Brammen vor und nach der sogenannten Grenzbramme abfällt, wenn die Atmosphärentemperatur im Inneren des Ofens sich so ändert.

Das bedeutet, wenn zugeführte heiße Materialien mit der Temperaturkurve für kalte Materialien beheizt werden, erfolgt eine Überheizung, während eine Beheizung der zugeführten kalten Materialien mit der Temperaturanstiegskurve für zugeführte heiße Materialien eine unzureichende Beheizung ergibt. Damit ist es erforderlich, die Ofentemperatur so rasch wie möglich dicht an den optimalen Wert für die jeweiligen Materialien zu bringen. Da jedoch bei herkömmlichen Systemen die Korrektur der Ofentemperatur mittels der Zeitkonstanten der Änderung der Brammentemperatur erfolgt, wie es oben angegeben ist, tritt unvermeidlicherweise eine Uberheizung oder unzureichende Beheizung der Brammen auf.

Figur 2B zeigt ein Blockschaltbild des Steuerungsystems 200 zur Einstellung der Ofentemperatur, um das erfindungsgemäße Verfahren näher zu erläutern. In der Zeichnung bezeichnen dabei das Bezugszeichen 3 (3-1 bis 3-4) einen Ofentemperaturdetektor, das Bezugszeichen 4 (4-1 bis 4-4) einen Brenner zur Lieferung eines Luft-Brennstoff-Gemisches und das Bezugszeichen 5 (5-1 bis 5-4) eine Steuerung, wie in Figur 1.

Das Bezugszeichen 202 bezeichnet einen Speicher für die Brammennachführung im Inneren des Ofens und bildet Daten gemäß den jeweiligen Brammenpositionen. Dabei handelt es sich um eine Speicherdatei, die die Bewegung eines Hubbalkens oder Schiebers mit einem Betriebsdetektor S abtastet und den Speicherinhalt in der Richtung verschiebt, die z.B. in Figur 3A mit dem Pfeil D bezeichnet ist. Dieser Speicher ermöglicht es einem Bedienungsmann des Ofens, festzustellen, welche Bramme sich nun an welcher Position im Innern des Ofens befindet. Die Daten für eine Bramme oder diejenigen Brammen, die aus dem Ofen herausgefahren sind, werden aus dem Speicher gelöscht, jedoch können diese Daten für andere

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Nachführungszwecke in Walzstraßen im Anschluß an den Ofenausgang verwendet, werden.

Figur 3A zeigt schematisch den Fall, wo heiße Materialien H zuerst zugeführt und dann kalte Materialien C zugeführt werden, woran sich eine weitere Gruppe von heißen Materialien H anschließt. Die Symbole (6) und (5) bezeichnen jeweils die vorderen kalten bzw. heißen Materialien und werden als Grenzbrammen bezeichnet. Auch wenn Brammen in den Ofen hineingefahren werden, während der Ofen leer ist, werden die ersten Brammen als Grenzbrammen bezeichnet. Ein Katalog für den Nachführungsspeicher wird erzeugt, wenn der Bedienungsmann den Befehl für die Übermittlung des Kataloges zum Speicher gibt, wenn die Brammen in den Ofen hineingefahren werden. Alternativ dazu kann eine automatische Registrierung einschließlich der Bestimmung von heißen Materialien einerseits und kalten Materialien andererseits mittels Brammentemperaturdetektoren erfolgen, die am Ofeneinlaß angeordnet sind.

Das Bezugszeichen 204 bezeichnet einen Brammenpositionsrechner, der für die Behandlung der Brammen mittels der Brammenpositiondaten des Nachführungsspeichers, Ladeklassifikationsdaten und Unterscheidungsdaten zwischen den heißen und kalten Materialien sorgt. Diese Brammendaten werden gespeichert, indem man z.B. jedes Bit den Daten gemäß Figur 3B zuordnet. Figur 3B zeigt nämlich den Fall, wo 16 Bits jeder Bramme zugeordnet werden und die Daten des Nachführungsspeichers haben ebenfalls die obigen drei Arten. Erforderlichenfalls können jedoch auch andere Daten hinzugefügt werden. Der Brammenpositionsrechner 204 behandelt die Brammen im Inneren des Ofens auf der Basis der Speicherdaten. Die Grenzbrammen sind (c) und (S) gemäß Figur 3A, und das Verfolgen dieser Grenzbrammen ist unerläßlich für die Korrektur der Temperaturanstiegskurven der Brammengruppe.

Der Brammenpositionsrechner 204 berechnet den Abstand XDC der Grenzbramme (^) z.B. vom Ofeneinlaß auf der Basis der Daten des Nachführungsspeichers, wobei normalerweise

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die Anzahl von Grenzbrammen, die gleichzeitig im Ofen vorhanden ist, höchstens den Wert 2 hat.

Der Braininenpositionsrechner 204 bestimmt weiterhin, zu welcher Ofenzone KD die Grenzbrammen gehören. Im allgemeinen erfolgt die Beurteilung unter Berücksichtigung des Abstandes XD vom Ofeneinlaß. In Figur 3A erfolgt diese Bestimmung z.B. in folgender Weise:

für L1 < XDH < L2 > KD = II

für L2 < CDC < L3 >- KD = III.

In Figur 3A bezeichnen L die Gesamtlänge des Heizofens und L1 bis L3 die Abstände vom Ofeneinlaß zum jeweiligen Zonenauslaßt.

Der Brammenpositionsrechner 204 erkennt, ob die Grenzbramme in irgendeiner Heizzone vorhanden ist oder nicht, und schickt die Information zu den Steuerungen 208 und 2O8¹. Wenn keine Grenzbramme in irgendeinerzone Zone vorhanden ist, wird die Einstelltemperatur dieser Zone in der Steuerung 208 bestimmt. Wenn andererseits eine Grenzbramme vorhanden ist, erfolgt die Bestimmung in der Steuerung 208'. Das Signal 210 bezeichnet dieses Steuerwahl und den Wert KD.

Der Speicher 206 speichert die Temperaturanstiegskurve der Bramme. In diesem Speicher werden die Brammenzieltemperatüren in 20 Ofenpositionen im Ofen in der Form gespeichert, wie es in Figur 3C dargestellt ist. Beispielsweise repräsentieren die Werte TPC1-1 bis TPC1-20 die 2O-Werte einer Kurve C1. Die Speicherwerte dieser Kurven werden der Temperatursteuerung 208 in Form eines Signales 2O5 übermittelt. Die Kurve C1 in Figur 3C entspricht z.B. der Temperaturanstiegskurve C1 von kalten Materialien in Figur 4. Entsprechendes gilt für die Kurven C2, C3 und ,H1 bis H3.

Die Steuerung 208 wird beim stabilen Zustand verwendet. D as herkömmliche Steuerungsverfahren kann bei der Steuerung 2O8 angewendet werden, wie es in 'der US-Anmeldung 20705 beispielsweise erläutert ist. Bei dieser Steuerung wird die optimale

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Temperaturanstiegskurve, die irgendeiner Kurve in Figur 4 entspricht, aus den gespeicherten Kurven im Speicher 206 gewählt. Die Einstelltemperaturen der Heizzonen werden so bestimmt, daß die Brammentemperatur der gewählten Kurve folgt.

Die Ausganges signale TP1-4, C, H der Steuerung in Figur 2B bezeichnen die Einstellwerte der jeweiligen Zonentemperatur und werden der Steuerung 5 (1-4) zugeführt. Andererseits wird die Steuerung 208' im unstabilen Zustand verwendet.

Mit anderen Worten,! die Steuerung 208' wird verwendet, wenn eine Grenzbramme in irgendeiner Heizzone vorhanden ist. Der Speicher 206 speichert die Einstellwerte der Zonentemperatur in der Form, wie es in Figur 3C dargestellt ist. In Figur 3C bezeichnen ADRC10, ADRC11... Speicheradressen, während (TP1)C1, (TP2)C2... die Einstelltemperaturen in den Zonen bezeichnen, die den Brammentemperaturanstiegskurven entsprechen.

Wenn die Anstiegskurve in der Steuerung 208 bestimmt wird, wird ein Indexsignal, das die Kurve repräsentiert, in Form eines Signals 209 der Steuerung 2O8¹ übermittelt.

Die Steuerung 2O8¹ wählt die Einstelltemperatur der unstabilen Zone aus dem Speicher 206 gemäß dem Indexsignal 209. Diese Wahl ist in Figur 2B mit 205' bezeichnet.

Als nächstes wird der zeitliche Ablauf der Ofentempera-5 tureinstellung in der jeweiligen Zone mit der Steuerung 208' erläutert. Hierbei wird der zeitliche Ablauf zur Einstellung der Ofentemperatur unter Verwendung der Grenzbrammenposition XD, die vom Brammenpositionsrechner 204 berechnet wird, und der Zonenzahl KD des Ofens, zu welcher die Grenzbramme gehört, bestimmt.

Wenn die Ansprechzeit der Ofentemperatür in jeder Zone extrem schnell ist, kann der Einstellwert geändert werden, wenn die Grenzbramme den Eingang der jeweiligen Ofenzone erreicht. In der Praxis hat die Ansprechzeit jedoch keinen vernachlässigbaren Wert. Figur 5 zeigt ein Beispiel des Ansprechverhaltens der Ofenzonentemperatur, wenn die Einstell-

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temperatur TPI der Ofenzone I sich schrittweise um ΔΤΡ1 ändert. Das Ansprechen der Ofenzonentemperatur TI kann betrachtet werden als eine Ansprechcharakteristik mit Verzögerung erster Ordnung einschließlich einer Totzeit. Hierbei wird die Zeit, bis 90 % der Änderung ΔΤΡΙ, also tR(I) in Figur 5, erfolgt sind, als Ansprechzeit der Zone I definiert. Es ist erforderlich, den zeitlichen Ablauf für die Einstellung der Zonentemperatur unter Berücksichtigung dieser Ansprechzeit zu bestimmen. Hierbei wird angenommen, daß die Ansprechzeiten für die jeweiligen Zonen II, III und IV die Werte tR(II), xR(III) und xR(IV) haben, während weiterhin angenommen wird, daß die Grenzbramme zur K-Zone gehört, wie es in Figur 6A dargestellt ist. Der zeitliche Ablauf der Einstellung in der Steuerung 208' wird unter Bezugnahme auf Figur 6 näher erläutert. Figur 6B zeigt den Zeitablauf zur Korrektur der Einstelltemperatur TP(K+1) der (K+1)-ten Zone.

Mit anderen Worten, Figur 6B zeigt den Fall, wo TP(K+1) um τ(Κ+1) eher zu korrigieren ist als dem Zeitpunkt, wenn die Grenzbramme am Einlaß der (K+1)-ten Zone um xR(K+1) ankommt, während Figur 6C den Fall zeigt, wo TP(K+1) vorher um xR(K+1)/2 zu korrigieren ist. Wenn die Zonentemperatur korrigiert wird, indem man den zeitlichen Ablauf auf diese Weise berücksichtigt, kann eine gewünschte Ofentemperatur erreicht werden, wenn die Grenzbramme die Ofenzone erreicht. Der Zeitablauf kann gemäß der Ansprechzeit des Ofens variiert werden.

Figur 7 zeigt ein Beispiel der jeweiligen Temperatureinstellwerte in den Ofenzonen. (TPI)C bis (TP4)C bezeich- nen die Einstelltemperaturen für die Zonen I bis IV für kaltes Material, während (TPI)H bis (TP4)H in gleicher Weise die Einstelltemperaturen für heiße Materialien angeben.

Dabei handelt es sich um ein Beispiel, bei dem 200 mm dicker Stahl innerhalb von 3 Stunden auf 1200⁰C aufgeheizt

wird. Die Temperaturen der in den Ofen hineinzufahrenden Brammen betragen 45O°C für heiße Materialien und 30⁰C für

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kalte Materialien. Die Austragstemperatur aus dem Ofen beträgt 12OO°C sowohl für heiße als auch für kalte Materialien, und die Temperatur für die kalten Materialien wird erheblich höher eingestellt als für die heißen Materialien. Als nächstes wird ein Fall erläutert, bei dem die kalten Materialien zuerst in den Ofen eingefahren werden und dann die heißen Materialien. Die Einstelltemperaturen der Heizzonen werden mit der Steuerung 208 bestimmt, bis die heißen Materialien in den Ofen eingefahren werden und es wird angenommen, daß die Werte gegeben sind mit TP1 bis TP4. Wenn die vordere Bramme der heißen Materialien, also die Grenzbramme₍ am Einlaß der ersten Zone abgetastet wird, wird die Einstelltemperatur in eier ersten Zone von TP1 auf (TPI)H geändert, wobei im Falle von Figur 7 der Wert (TPI)H = 96O°C gilt. In Figur 8A bezeichnen die Symbole I bis IV die Zonen I bis IV. Figur 8B zeigt die Verteilung der Brammen im Inneren des Ofens, wobei C für kalte Materialien und H für heiße Materialien stehen und (g) die vordere Bramme der heißen Materialien, also die Grenzbramme bezeichnet. Figur 8B zeigt den Zustand, wo die Grenzbramme in die erste Zone I eintritt, während Figur BF die Einstelltemperatur in dem Falle angibt, wo nur kalte Materialien im Inneren des Ofens vorhanden sind. Wenn die Grenzbramme am Eingang der ersten Zone I abgetastet wird, d.h. bei dem Zustand gemäß Figur 8B,wird die Einstelltemperatur der ersten Zone I von TP1 auf (TPI)H geändert, wie es in fgiur 8G dargestellt ist. Die eingestellte Ofentemperatur der zweiten Zone II wird von TP2 auf (TP2)H = 116O°C korrigiert.Während die Grenzbramme (S) immer noch in der ersten Zone I vorhanden ist, wie es in Figur 8C und 8H dargestellt ist, wird die Zeit von τ D1 = tR(II)/2 aus der Vorschubgeschwindigkeit und der Entfernung der Bramme berechnet, wobei die Zeit tD1 erforderlich ist, damit die Grenzbramme (h) den Eingang der zweiten Zone II erreicht.

In gleicher Weise werden die Einstelltemperaturen für die dritten und vierten Zonen III und IV vorher ermittelt, während die Grenzbramme sich immer noch in den zweiten und

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dritten Zonen II bzw. III befindet, wobei diese Zeiten gegeben sind durch xD2 = xR(II)/2 bzw. xD3 = xR(IV)/2. Die neuen Einstelltemperaturen betragen (TP3)H = 124O°C und (TP4)H = 121O°C (vgl. Figur 7). Figur 8D zeigt den Zeitpunkt für die Korrektur der Einstelltemperatur der dritten Zone, während Figur 8E den entsprechenden Zeitpunkt für die vierte Zone angibt.

Wenn die Zuführung der heißen bzw. kalten Materialien auf diese Weise am Ofeneinlaß abgetastet wird, erfolgt die Nachführung im Inneren des Ofens auf der Basis der abgetasteten Daten, und die Korrektur der Ofentemperatur erfolgt vor der Brammenbewegung unter Berücksichtigung des Heizansprechverhaltens der jeweiligen Ofenzone gemäß dem zeitlichen Ablauf in Figur 8.

Als nächstes soll der zeitliche Ablauf der Verriegelungs-Auslösung in den jeweiligen Zonen erläutert werden. Zunächst wird der Fall der ersten Zone I unter Bezugnahme auf Figur 8K näher erläutert. Wenn die Temperaturkurve sich von der normalen Einste11temperatur TP1 für kalte Materialien bei Abtastung der vorderen Bramme oder Grenzbramme @ zum Zeitpunkt ti auf (TPI)H ändert, ändert sich die Ofentemperatur T1 in der ersten Zone I allmählich und erreicht schließlich den Wert (TPI)H. Die Verriegelung wird zu dem Zeitpunkt gelöst, wenn die Differenz ΔΤ1 zwischen T1 und (TPI)H gleich oder kleiner wird als ein vorgegebener Wert Δε1, d.h. zu dem Zeitpunkt, wo die Relation ΔΤ1^Δε1 gilt, und es wird dann die Temperatursteuerung für normale heiße Materialien durchgeführt.

Hierbei bezeichnet t2 den Zeitpunkt, der der obigen Relation ΔΤΙ^Δε genügt, und zu diesem Zeitpunkt wird die Verriegelung gelöst und der Einstellwert TP1 durch einen Algorithmus für den stabilen Zustand bestimmt. Zum Zeitpunkt xD1 wird der Einstellwert für die zweite Zone II auf (TP2)H korrigiert. Die Verriegelungs-Auslösung gilt auch für die zweiten, dritten und vierten Zonen II bis IV. Sie lassen sich durch die nachstehenden 'allgemeinen Formeln angeben:

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T1 ^ (TPI)H, C =

Τ2 ^ (TP2)H,C = ΔΤ2^Δε2

• ·

Τ4 ^ (TP4)H,C = ΔΤ4£Δε4

Die Verriegnlungs-Auslösung erfolgt nämlich zu den ^rj jeweils angegebenen Zeitpunkten. In ähnlicher Weise wie in Figur 5 kann dabei auch ein Ansprechen von 63 % oder 90 % verwendet werden. Die Verriegelung kann nacheinander für die erste bis vierte Zone gelöst werden.

Ein Flußdiagramm zur Durchführung der Temperatureinstellung in den Ofenzonen unter Verwendung eines Computers ist in Figur 9 dargestellt.

Wenn bei der obigen Ausführungsform gemäß Figur 5 die Ansprechzeit der Ofentemperatur mit einem Ansprechen von 90 % definiert ist, so kann auch eine Ansprechzeit von 63 % gewählt werden. Die Wahl dieser Werte wird im Zusammenhang mit dem Plan für den Ofenbetrieb oder dergleichen bestimmt. Ganz allgemein wird xDi der i-ten Zone gemäß dem Ansprechverhalten der (i+1)-ten Zone bestimmt. Der optimale Wert sollte in Abhängigkeit von den Ofeneigenschaften gewählt werden. Zu gewissen Zeiten kann auch ein konstanter Wert unabhängig von Ofencharakteristika gewählt werden.

Gemäß der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Temperatursteuerung eines Heizofens angegeben, der mindestens eine mit einer Heizeinrichtung steuerbare Ofenzone aufweist und 5 eine Förderung der zugeführten und aufzuheizenden Materialien mit einer Fördereinrichtung, wie z.B. einem Hubbalken oder Schieber vornimmt, so daß die Materialien auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt werden, bis sie auf der Austragsseite ausgetragen werden.

Dabei wird ein Verfahren zur Steuerung der Einstelltemperaturen in den Ofenzonen des Heizofens angegeben, wenn die aufzuheizenden Materialien, die in den Heizofen eingebracht werden, unterschiedliche Temperaturanstiegskurven aufweisen. Insbesondere werden dabei vorgegebene Einstelltempera-

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türen für die jeweiligen Zonen verwendet, wenn sich die Temperaturanstiegskurven der Brammen voneinander unterscheiden. Dabei wird die Leerlaufzeit im Inneren des Ofens auf ein Minimum gebracht, wenn di.e Materialien mit unterschiedlichen Temperaturanstiegskurven nacheinander in den Ofen eingefahren werden, um Energie zu sparen. Somit ist das Verfahren besonders wirkungsvoll, wenn kalte und heiße Materialien in den Ofen eingefah en werden.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE SCHIFF V. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN ΘΟ POSTADRESSE: POSTFACH Θ5 O1 6O, D-800O MDNCHEN QS HITACHI, LTD. 26. November 19 80 DEA-25 350 Verfahren zur Temperatursteuerung in Heizöfen PATENTANSPRÜCHE

1. I Verfahren zur Temperatursteuerung im Inneren eines »—^

Heizofens, der mindestens eine durch Heizeinrichtungen steuerbare Ofenzone aufweist und bei dem die zugeführten, aufzuheizenden Materialien gefördert, im Ofen aufgeheizt und ausgetragen werden, nachdem sie auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt worden sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Sequentielles Speichern der zu verarbeitenden Materialien, die in den Heizofen eingeführt werden, Verschieben und Speichern der Speicherwerte in Abhängigkeit von der Fö^r<äeroperation der Fördereinrichtung im Innern des Heizofens,

Einstellen einer Ofenzonentemperatur in Abhängigkeit von der Bewegung der aufzuheizenden Materialien und Steuern der Ofenzonentemperaturen durch Heizeinrichtungen

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INSPECTED

der Ofenzonen in der Weise, daß die eingestellten Ofenzonentemperaturen erreicht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Vorheriges Speichern der Einstelltemperaturen der Ofenzonen, wobei die Einste11temperaturen den Temperaturanstiegskurven der aufzuheizenden Materialien von ihrer Einführung in den Ofen bis zu ihrem Austrag aus dem Ofen entsprechen, Wählen der Ofenzonen-Einstelltemperaturen aus den Speicherwerten und Einstellen der so gewählten Ofenzonentemperaturen und

Steuern der OfenZonentemperaturen mit den Heizeinrichtungen der Ofenzonen in der Weise, daß die so gewählten und vorgegebenen Ofenzonentemperaturen erreicht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Ändern der Einstelltemperatur der Ofenzonen in Abhängigkeit von der Position eines vorderen Grenzstückes der Materialien mit einer anderen Temperaturanstiegskurve als die anderen sequentiell zugeführten, aufzuheizenden Materialien und Steuern der Einstelltemperatur der.Ofenzonen mit den Heizeinrichtungen der Ofenzonen in der Weise, daß die so geänderte Einstelltemperatur der Ofenzonen erreicht wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Ändern der Einstelltemperatur der Ofenzonen auf solche Werte, die für die Vielzahl von aufzuheizenden Materialien einschließlich dem aufzuheizenden Grenzstück geeignet sind, wenn das Grenzstück in die Ofenzonen eintritt^ und Steuern der Ofenzonentemperaturen durch die Heizeinrichtungen der Ofenzonen in der Weise, daß die so geänderte Ofenzonentemperatur erreicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Ändern der Einstelltemperaturen der Ofenzonen auf solche Werte, die für die aufzuheizenden Materialien im Anschluß an das aufzuheizende Grenzstück geeignet sind, bevor das Grenzstück in die Ofenzonen eintritt und Steuern der Ofenzonentemperaturen mit den Heizeinrichtungen der Ofenzonen in der Weise, daß die so geänderten Ofenzonentemperaturen erreicht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Ändern der Einstelltemperaturen der Ofenzonen auf solche Werte, die für eine Vielzahl von aufzuheizenden Materialien im Anschluß an das aufzuheizende Grenzstück geeignet sind, und zwar um eine vorgegebene Zeitspanne vor dem Eintritt der Grenzstücke in die Ofenzonen, und

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Steuern der Ofenzonentemperaturen durch die Heizeinrichtungen der Ofenzonen in der Weise, daß die so geänderten Ofenzonentemperatüren erreicht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Ändern der Einste11temperaturen der Ofenzonen auf solche Werte, die für eine Vielzahl von aufzuheizenden Materialien im Anschluß an das aufzuheizende Grenzstück geeignet sind, und zwar um eine Heizansprechzeit der Ofenzonen vor dem Eintritt des Grenzstückes in die Ofenzonen, und Steuern der Ofenzonentemperaturen mit den Heizeinrichtungen der Heizzonen in der Weise, daß die so geänderte Ofenzonentemperatur erreicht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Ändern der Einstelltemperatur der Ofenzonen auf solche Werte, die für eine Vielzahl von aufzuheizenden Materialien geeignet ist_; und zwar um eine 90 % Heizansprechzeit der Ofenzonen vor dem Eintritt des Grenzstückes in die Ofenzonen, und Steuern der Ofenzonentemperaturen mit den Heizeinrichtungen der Heizzonen in der Weise, daß die so geänderte Ofenzonentemperatur erreicht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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Ändern der Einstelltemperaturen der Ofenzonen auf solche Werte, die für eine Vielzahl von aufzuheizenden Materialien im Anschluß an das aufzuheizende Grenzstück geeignet sind^ und zwar um 63 % Heizansprechzeit der Ofenzonen vor dem Eintritt des Grenzstückes in die Ofenzonen, und Steuern der Ofenzonentemperaturen mit den Heizeinrichtungen der Ofenzonen in der Weise, daß die so geänderten Öfenzonentemperaturen erreicht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung des geänderten Einstellwertes gelöst wird, wenn ein Differenzsignal zwischen der geänderten, eingestellten Ofentemperatur und der gemessenen Ofentemperatur kleiner wird als ein vorgegebener Wert, und daß anschließend eine stabile Temperatursteuerung auf der Basis der Temperaturanstiegskurven durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die eingestellten Ofenzonentemperaturen vorher gespeichert werden und mindestens Werte für heiße Materialien und Werte für kalte Materialien umfassen.

12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Verriegelung des geänderten Einstellwertes nach dem Verstreichen der Ansprechzeit der Ofenzonen gegenüber der eingestellten Zeit der Änderung gelöst

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5 wird und daß anschließend eine stabile Temperatursteuerung auf der Basis der Temperaturanstiegskurven erfolgt.

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