DE3406792A1 - METHOD AND DEVICE FOR GLOWING METAL PARTS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR GLOWING METAL PARTSInfo
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Abstract
Description
LINDE AKTIENGESELLSCHAFTLINDE AKTIENGESELLSCHAFT
(G 156) G 84/28(G 156) G 84/28
Hm/fl 23.2.84Hm / fl 23.2.84
Verfahren und Vorrichtung zum Glühen von Metallteilen Method and device for annealing metal parts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Glühen von Metallteilen unter Schutzgas in einem Ofen, in den das Schutzgas zeitweise mit einem maximalen Volumenstrom eingeleitet wird. .The invention relates to a method and a device for annealing metal parts under protective gas in a furnace, into which the protective gas is temporarily introduced with a maximum volume flow. .
Für das Glühen von Metallteilen sind verschiedene Methoden der Schutzgaszuführung bekannt, die sich unter anderem durch Beginn und Dauer der Schutzgaszuführung sowie durch die Schutzgasmenge und Schutzgasart unterscheiden.Various methods of supplying protective gas are known for the annealing of metal parts Differentiate between the start and duration of the shielding gas supply and the shielding gas quantity and type.
Für das Glühen in Festbundhaubenöfen beispielsweise das Blank- und Rekristallisationsglühen von kaltgewalzten Stahlbändern ist es unter anderem bekannt, nach dem Chargieren und dem Absenken der Haubenofen-Retorte auf den Ofensockel, jedoch vor dem Aufsetzen der Heizhaube einen maximalen Schutzgasvolumenstrom in die Retorte zu leiten. Unter diesem maximalen Volumenstrom ist hierbei ein Volumenstrom zu verstehen, bei dem innerhalb einer Stunde eine Schutzgasmenge in den Ofen geleitet wird, die dem Vier bis Zehnfachen des freien Ofenvolumens gleicht. Erfahrungsgemäß reicht ein derartiger Volumenstrom zum Spülen einesFor annealing in fixed-hood furnaces, for example Bright and recrystallization annealing of cold-rolled steel strips is known, among other things, after charging and lowering the hood-type furnace retort onto the base of the furnace, but before putting on the heating hood to direct the maximum protective gas volume flow into the retort. Below this maximum volume flow there is a volume flow to understand, in which an amount of protective gas is passed into the furnace within an hour, which the four equals up to ten times the free furnace volume. Experience has shown that such a volume flow is sufficient for flushing a
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1 Ofens aus. Je nach Ofengröße werden zwischen 15 und 35 m3 Schutzgas pro Stunde in den Ofen geleitet.1 oven off. Depending on the size of the furnace, between 15 and 35 m 3 of protective gas are fed into the furnace per hour.
Der Zweck des Vorspülens vor dem Glühbeginn ist, den Sauerstoff zu verdrängen und die Gefahr einer Explosion zu vermeiden. Während der anschließenden Aufheizphase wird ebenfalls mit der maximalen Schutzaasmenge gespült. Dieser Ver-The purpose of pre-purging before starting the glow is to displace the oxygen and avoid the risk of an explosion. During the subsequent heating-up phase, the maximum amount of protection is used for rinsing. The servers-
istis
fahrensschritt allen Glühverfahren gemeinsam. In der nachfolgenden Haltephase wird ebenfalls mit der maximalen Schutzgasmenge gespült. Nach Erreichen der Sollglühtemperatur und dem Temperaturausgleich innerhalb der Metallteile wird der Schutzgasauslaß geschlossen. Während des gesamten Abkühlvorganges, d.h. bis zum Ende des Glühprozesses wird dem Ofen nur noch jene Schutzgasmenge zugeführt, die zur Deckung der Leckverluste erforderlich ist.common to all annealing processes. In the following The hold phase is also purged with the maximum amount of protective gas. After reaching the target annealing temperature and the temperature equalization within the metal parts, the protective gas outlet is closed. During the entire cooling process, i.e. until the end of the annealing process, only that amount of protective gas is fed into the furnace that is necessary for Leakage coverage is required.
Der Schutzgasverbrauch verursacht Kosten, die ein wesentlicher Teil der Glühkosten sind. Zur Senkung der Glühkosten wird daher ein möglichst niedriger Schutzgasverbrauch angestrebt. Ein sparsamer Schutzgasverbrauch darf jedoch nicht Glührander oder eine geringere Bandsauberkeit verursachen.The use of protective gas causes costs that are a significant part of the annealing costs. To reduce annealing costs the aim is therefore to use as low a protective gas as possible. However, economical shielding gas consumption is not allowed Cause glowing edges or a poor belt cleanliness.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, bei dem der Schutzgasverbrauch gegenüber herkömmlichen Verfahren ohne Beeinträchtigung der Qualität der geglühten Metallteile niedriger ist.The invention is therefore based on the object of specifying a method of the type described above, in which the Consumption of protective gas compared to conventional methods without impairing the quality of the annealed metal parts is lower.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schutzgas dem Ofen während der Aufheizphase nur innerhalb eines Zeitraumes, in dem die Opazität der Ofenatmosphäre größer als die der Ofenatmosphäre bei Umgebungstemperatur ist, mit maximalem Volumenstrom zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that the protective gas to the furnace during the heating phase only within a period in which the opacity of the furnace atmosphere is greater than that of the furnace atmosphere at ambient temperature, is supplied with maximum volume flow.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zuForm. 5729 7.78The knowledge is given to the method according to the invention. 5729 7.78
gründe, daß der Ofen während der Aufheizphase nicht ständig mit dem maximalen Schutzgasvolumenstrom gespült werden muß. Vielmehr kann dem Ofen in bestimmten Zeitintervallen während der Aufheizphase ein erheblich geringerer Volumenstrom als der maximale Schutzgasvolumenstrom zugeführt werden, ohne daß die Qualität der geglühten Metallteile leidet. Erfindungsgemäß werden durch den Wert der Opazität der Ofenatmosphäre die Zeiträume festgelegt, in denen dem Ofen Schutzgas mit maximalem Volumenstrom oder mit niedrigem Volumenstrom zuzuführen ist.reasons that the oven does not run continuously during the heating phase must be purged with the maximum protective gas volume flow. Rather, the furnace can be used at certain time intervals a considerably lower volume flow than the maximum protective gas volume flow can be supplied to the heating phase without that the quality of the annealed metal parts suffers. According to the invention, the value of the opacity of the furnace atmosphere the periods of time in which the furnace is exposed to inert gas with maximum volume flow or with low volume flow is to be supplied.
Unter der Opazität der Ofenatmosphäre ist hierbei das Lichtabsorptionsvermögen dieser Atmosphäre zu verstehen. Die Opazität ist abhängig vom Fremdschmutz, der in der Ofenatmosphäre vorhanden ist, vom Kohlenstoffanteil im Ofen und von der Emulsionsabdampfrate. Es wurde festgestellt, daß sich die Opazität - ausgehend von einem Wert der Opazität der Ofenatmosphäre bei Umgebungstemperatur, dem Umgebungswert - unmittelbar nach Beginn der Aufheizphase nur geringfügig ändert.Below the opacity of the furnace atmosphere is the light absorption capacity understand this atmosphere. The opacity depends on the foreign dirt in the furnace atmosphere is present, the carbon content in the furnace and the emulsion evaporation rate. It was found that the Opacity - based on a value of the opacity of the furnace atmosphere at ambient temperature, the ambient value - immediately changes only slightly after the start of the heating phase.
Nach einer gewissen Zeit von beispielsweise etwa 2 Stunden nimmt die Opazität der Ofenatmosphäre jedoch stark zu um nach Erreichen eines Maximums wieder auf den Umgebungswert zu sinken. Dieser Viert wird beispielsweise innerhalb von 13 bis 18 Stunden erreicht (abhängig von Ofen- und Chargengröße) .However, after a certain time, for example about 2 hours, the opacity of the furnace atmosphere increases sharply to fall back to the ambient value after reaching a maximum. This fourth is, for example, within Reached 13 to 18 hours (depending on furnace and batch size).
Erfindungsgemäß wird dem Ofen in der Aufheizphase nur dann Schutzgas mit maximalem Volumenstrom zugeführt, wenn die Opazität den eingestellten Sollwert übersteigt. Solange dieAccording to the invention, the furnace is only then in the heating phase Shielding gas supplied with maximum volume flow if the opacity exceeds the setpoint value. As long as the
3Q Opazität der Ofenatmosphäre Umgebungswert besitzt oder nur geringfügig größer ist, reicht zur Spülung eines Glühofens ein kleinerer Volumenstrom als der maximale Volumenstrom aus. Der kleinere Volumenstrom liegt in einem Bereich zwischen dem die Leckrate des jeweiligen Ofens deckenden Schutzgasmenge und etwa der 2 bis 5-fachen Leckratenmenge.3Q opacity of the furnace atmosphere has or only ambient value is slightly larger, a smaller volume flow than the maximum volume flow is sufficient to flush an annealing furnace the end. The smaller volume flow lies in a range between the amount of protective gas covering the leakage rate of the respective furnace and about 2 to 5 times the leak rate amount.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird folglich der Volumenstrom des Schutzgases an den zeitlichen Verlauf der Opazität der Ofenatmosphäre angepaßt. Während der gesamten Aufheizphase wird dem Ofen wenigstens ein die Leckrate deckender Volumenstrom zugeführt. Sobald die Opazität über den Umgebungswert oder einen geringfügig darüber!iegenden Wert ansteigt, wird mit' einem höheren Volumenstrom bis hin zum maximalen Schutzgasvolumenstrom gespült.In the method according to the invention, the volume flow is consequently of the protective gas adapted to the temporal course of the opacity of the furnace atmosphere. During the entire heating phase at least one volume flow covering the leakage rate is fed to the furnace. Once the opacity is above the ambient value or a slightly higher value increases, is flushed with a higher volume flow up to the maximum protective gas volume flow.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren konnte beim Blank- und Rekristallisationsglühen von kaltgewalztem Stahlblech in der Aufheizphase eine Schutzgaseinsparung bis zu 70% gegenüber herkömmlichen Verfahren erzielt werden. Bezogen auf den gesamten Glühprozeß liegt die Schutzgaseinsparung abhängig von der Leckrate des jeweiligen Ofens - zwischen 25 und 50%. Trotz der geringeren Schutzgasmenae konnte dabei überraschenderweise eine erhöhte Bandsauberkeit festgestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit, Glühkosten zu senken. Außerdem wird die Qualität der nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Produkte verbessert. With the method according to the invention, the blank and Recrystallization annealing of cold-rolled sheet steel in the heating phase results in a protective gas saving of up to 70% compared to conventional methods can be achieved. In relation to the entire annealing process, the shielding gas savings are dependent on the leak rate of the respective furnace - between 25 and 50%. Despite the lower protective gas menu, it was possible Surprisingly, an increased belt cleanliness can be found. The method according to the invention thus enables To reduce annealing costs. In addition, the quality of the products manufactured according to the proposed method is improved.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Schutzgaseinsparung hat vermutlich folgende Ursachen: In den ersten Stunden (1,5 bis 2,5 Stunden) nach Glühbeginn ist die Emulsionsabdampfrate sehr niedrig, da die Temperatur iru Ofen niedrig ist. Während dieser Zeit reicht eine Schutzgasmenge pro Zeiteinheit aus, die deutlich unter der maximalen Schutzgasrate liegt. Es wurde festgestellt, daß die Opazität innerhalb eines gewissen Zeitraumes nach Glühbeginn wieder auf den Umgebungswert absinkt. Der Zeitraum ist dabei unabhängig von der Stärke und derRauhtiefe der zu glühenden Metallteile (Stahlbänder) und außerdem unabhängig davon,The protective gas saving that can be achieved with the method according to the invention probably has the following causes: In the first hours (1.5 to 2.5 hours) after the start of the glow, the emulsion evaporation rate is very low as the temperature in the oven is low. During this time, an amount of protective gas is sufficient per unit of time, which is well below the maximum protective gas rate. It was found that the opacity falls back to the ambient value within a certain period of time after the start of glow. The period is independent on the thickness and roughness of the metal parts to be glowed (steel strips) and also regardless of
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1 ob die Metallteile (z.B. Stahlbänder nach dem Walzen) längere Zeit gelagert oder direkt in die Ofenanlage gebracht wurden. Der Zeitraum mit großen Opazitätswerten ist spätestens 17 Stunden nach Glühbeginn beendet. Von diesem Zeitpunkt an reicht zum Spülen des Ofens eine geringere Schutzgasmenge pro Zeiteinheit aus.1 whether the metal parts (e.g. steel belts after rolling) are longer Time stored or brought directly into the furnace. The period with high opacity values is no later than 17 Finished hours after the start of annealing. From this point on, a smaller amount of protective gas is sufficient to flush the furnace per time unit.
Grundsätzlich ist es möglich, den Schutzgasvolumenstrom zu erhöhen, sobald die Opazität über den Umgebungswert ansteigt.In principle, it is possible to increase the protective gas volume flow as soon as the opacity rises above the ambient value.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Schutzgas mit maximalem Volumenstrom nur innerhalb eines Zeitraumes in den Ofen geleitet, in dem die Opazität der Ofenatmosphäre um 2% und mehr, vorzugsweise um 5% und mehr größer als die Opazität des dem Ofen zugeführten Schutzgases ist. Diese Verfahrensweise hat sich in der Praxis als völlig ausreichend erwiesen.According to an advantageous embodiment of the invention the protective gas is only fed into the furnace with maximum volume flow within a period in which the opacity of the Oven atmosphere by 2% and more, preferably by 5% and more, greater than the opacity of the protective gas supplied to the oven is. This procedure has proven to be completely sufficient in practice.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Schutzgas aus Stickstoff und geringen Mengen an einem reduzierenden Zusatzgas, z.B. Wasserstoff. Mit einem derartigen Spülgasgemisch ist es nicht erforderlich, einen Ofen vor dem eigentlichen Glühen zu spülen. Das Ausspülen kann vielmehr mit dem Glühvorgang beginnen, da der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre sehr schnell von 21 Vol. % unter 0,5 VoI-. % fällt und die Temperatur der Retorte nur sehr langsam steigt und somit keine Explosionsgefahr besteht. Durch diese Maßnahme kann der Schutzgasverbrauch nochmals gesenkt werden.In a further embodiment of the invention, the protective gas consists of nitrogen and small amounts of a reducing agent Additional gas, e.g. hydrogen. With such a purge gas mixture, it is not necessary to have an oven in front of the rinse actual glow. Rinsing can begin with the annealing process, since the oxygen content of the Atmosphere very quickly from 21% by volume to below 0.5% by volume. % falls and the temperature of the retort rises only very slowly and there is therefore no risk of explosion. By this measure the shielding gas consumption can be reduced again.
Nach zwei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Schutzgas geregelt in den Ofen einzuspeisen.According to two variants of the method according to the invention has it has proven to be particularly advantageous to feed the protective gas into the furnace in a controlled manner.
In der einen Variante wird die Opazität der Ofenatmosphäre kontinuierlich gemessen, der Meßwert mit einem Sollwert verglichen und dem Ofen Schutzgas automatisch mit maximalemIn one variant, the opacity of the furnace atmosphere is measured continuously, the measured value with a target value compared and the furnace shielding gas automatically with maximum
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•I Volumenstrom zugeführt, so lange die Opazität der Ofenatmosphäre oberhalb des Sollwertes liegt. In dieser Variante wird bei überschreiten des Sollwertes, der etwa dem Umgebungswert oder dem in Anspruch 2 angegebenen Wert gleicht, sofort Schutzgas mit maximalem Volumenstrom geleitet. Der maximale Volumenstrom wird erst wieder auf einen kleineren Volumenstrom abgesenkt, wenn die Onazität unter den eingestellten Sollwert gesunken ist.• I volume flow supplied as long as the opacity of the furnace atmosphere is above the setpoint. In this variant, when the target value is exceeded, approximately the ambient value or the value specified in claim 2 equals, immediately passed protective gas with maximum volume flow. Of the The maximum volume flow is only reduced to a smaller volume flow again when the onacity falls below the set value Setpoint has decreased.
Die zweite Variante ermöglicht eine noch bessere Anpassung der erfoderliehen Schutzgaszufuhr an die Opazität der Ofenatmosphäre und damit einen minimalen Schutzgasverbrauch. Dabei wird die Opazität der Ofenatmosphäre kontinuierlich gemessen und aufgrund eines Vergleichs des Meßsignals mit dem Sollwert ein Stellbefehl zur Erhöhung oder Drosselung der Schutzgaszufuhr im Sinn einer Angleichung des gemessenen Opazitätswertes an den Sollwert gegeben. In dieser Variante wird der Schutzgasvolumenstrom nach überschreiten des Sollwertes mit wachsender Opazität allmählich vergrößert. So- bald die Opazität der Ofenatmosphäre wieder sinkt, wird auch die Schutzgaszufuhr gedrosselt.The second variant enables an even better adaptation of the protective gas supply required to the opacity of the furnace atmosphere and thus minimal shielding gas consumption. The opacity of the furnace atmosphere becomes continuous measured and based on a comparison of the measurement signal with the nominal value, a control command to increase or decrease the protective gas supply in the sense of an adjustment of the measured opacity value to the target value. In this variant the protective gas volume flow is gradually increased with increasing opacity after the setpoint has been exceeded. So- as soon as the opacity of the furnace atmosphere drops again, the supply of protective gas is also throttled.
Durch eine vollautomatische Regelung kann beim erfindungsgemäßen Verfahren eine beträchtliche Schutzgasmenge ge-25' spart und eine hohe Qualität der geglühten Metallteile gesichert werden.With the method according to the invention, a considerable amount of protective gas can be used by fully automatic control. saves and ensures the high quality of the annealed metal parts.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, ,die Opazität der Ofengg atmosphäre nicht innerhalb des Ofens, sondern nach dem Verlassen des Ofens zu messen.In a further variant of the method according to the invention, it has proven to be expedient to check the opacity of the furnace measuring the atmosphere not inside the furnace, but after leaving the furnace.
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In einer geringe Investitionskosten erfordernden vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Volumenstrom etwa 1 bis 3 Stunden nach Glühbeginn auf maximalen Volumenstrom vergrößert und bei Erreichen einer Chargentemperatur von 45O0C bis 5000C wieder abgesenkt.In a low investment costs requiring advantageous embodiment of the invention is about 1 increases the volume flow to 3 hours after Glühbeginn at maximum flow and then lowered again upon reaching a batch temperature of 45O 0 C to 500 0 C.
Bei öfen mit gleicher Aufheizleistung sowie bei gleichwertigen Chargen wird diese Temperatur stets nach der gleichen Zeit erreicht. Daher hat sich in diesen Fällen eine andere, mit besonders geringen Investitionskosten verbundene Verfahrensweise als vorteilhaft erwiesen.For ovens with the same heating capacity as well as for those of the same value In batches, this temperature is always reached after the same time. Therefore, in these cases, another Proven procedure associated with particularly low investment costs to be advantageous.
Das Schutzgas wird dem Ofen mit maximalem Volumenstrom gesteuert in Abhängigkeit von der Zeit zugeführt. Bei dieser Zeitplansteuerung wird der Volumenstrom durch einen Zeitplan eindeutig bestimmt. Der Zeitplan ist in einem Zeitplangeber gespeichert und das eingegebene Programm wird nach erfolg-The protective gas is fed to the furnace with the maximum volume flow controlled depending on the time. At this Schedule control, the volume flow is clearly determined by a schedule. The schedule is in a schedule planner saved and the entered program will be
• tem Start abgearbeitet. Während des Glühvorganges wird dabei beispielsweise zu einem Zeitpunkt, nachdem erfahrungsgemäß die Opazität der Ofenatmosphäre ansteigt, auf maximalen Schutzgasvolumenstrom geschaltet. Zu einem Zeitpunkt, nachdem die Opazität praktisch Umgebungswert angenommen hat, wird auf einen kleineren Volumenstrom zurückgeschaltet. In dieser Variante ist zwar keine direkte Rückkoppelung zwisehen der Opazität der Ofenatmosphäre und der pro Zeiteinheit• Processed start. During the annealing process for example at a point in time after experience has shown that the opacity of the furnace atmosphere increases to maximum Shielding gas volume flow switched. At a point in time after the opacity has practically assumed ambient value, is switched back to a smaller volume flow. In this variant, no direct feedback is required the opacity of the furnace atmosphere and that per unit of time
zugeführten Schutzgasmenge vorhanden, jedoch ist bei dieser Variante der apparative Aufwand gering. Die damit verbundenen Kosten sind minimal.The amount of protective gas supplied is present, but with this variant the outlay on equipment is low. The associated Costs are minimal.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Glühofen, in den eineA suitable device for carrying out the method consists essentially of an annealing furnace in which one
• Zufuhr- und eine Abgasleitung münden, und ist gekennzeichnet durch eine an eine Regeleinheit angeschlossene, der im Ofen gebildeten Atmosphäre ausgesetzte Opazitätssonde, sowie durch eine der Zufuhrleitung parallel geschaltete• The supply and exhaust lines open and are marked by means of an opacity probe connected to a control unit and exposed to the atmosphere formed in the furnace, as well as one connected in parallel to the supply line
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34Ö6792 • Μ- 34Ö6792 • Μ-
1 Bypaßleitung mit einem an die Regeleinheit angeschlossenen Ventil. Über die Zufuhrleitung kann der Ofen mit dem Basis-Volumenstrom versorgt werden, der zur Deckung der Leckrate dient und die Schutzgasmengen liefert, die zum Ausspülen1 bypass line with a valve connected to the control unit. The furnace can be operated with the basic volume flow via the supply line are supplied, which serves to cover the leak rate and supplies the amounts of shielding gas required for flushing
5 des Ofens erforderlich sind, solange die Opazität der Ofenatmosphäre im Bereich unter dem Umgebungswert liegen. Sobald durch die Opazitätssonde ein Anstieg der Opazität signalisiert wird, erfolgt durch die Regeleinheit ein öffnen des Ventils in der Bypaßleitung. Der Basisvolumen-10 5 of the furnace are required as long as the opacity of the furnace atmosphere are in the range below the ambient value. As soon as there is an increase in opacity through the opacity probe is signaled, the control unit opens the valve in the bypass line. The base volume-10
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strom wird folglich durch einen Zusatzvolumenstrom ergänzt. Als Opazitätssonde eignen sich beispielsweise Partikelzähler oder eine nach dem photoelektrischen Prinzip arbeitende Sonde.flow is consequently supplemented by an additional volume flow. Particle counters or one that works according to the photoelectric principle are suitable as opacity probes Probe.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Ventil in der Bypaßleitung ein Magnetventil. Dieses wird durch die Regeleinheit je nach dem aktuellen Wert der Opazität der Ofenatmosphäre geöffnet und geschlossen. According to an advantageous embodiment of the invention Device, the valve in the bypass line is a solenoid valve. This is controlled by the control unit depending on the current Opacity value of the furnace atmosphere open and closed.
In einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Schutzgasvolumenstrom dem aktuellen Opaztätswert kontinuierlich angepaßt werden. In dieser Variante ist das Ventil in der Bypaßleitung ein Motorventil.In a preferred variant of the device according to the invention, the protective gas volume flow can correspond to the current opacity value continuously adjusted. In this variant, the valve in the bypass line is a motorized valve.
Eine problemlose Messung der Opazität ist in einer anderen Ausbildung der Erfindung möglich, wenn die Opazitätssonde in der Abgasleitung angeordnet ist.A problem-free measurement of the opacity is possible in another embodiment of the invention when the opacity probe is arranged in the exhaust pipe.
Die Schutzgaszufuhr kann nicht nur automatisch geregelt, sondern nach einer besonders kostengünstigen Variante einer erf indungsgemäßen Vorrichtung gesteuert erfolgen. Dazu ist in einer Bypaßleitung, die der Zufuhrleitung zum Ofen parallel geschaltet ist, ein Ventil angeordnet, dessen Schaltzustand von einem Zeitplangeber bestimmt wird.The inert gas supply can not only be regulated automatically, but rather take place in a controlled manner according to a particularly cost-effective variant of a device according to the invention. In addition is in a bypass line, which is the supply line to the furnace is connected in parallel, a valve is arranged, the switching state of which is determined by a timer.
Besonders große Schutzgaseinsparungen lassen sich erzielen, wenn das erfindungsgemäßen Verfahren und eine der,erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf das Blank- und/oder Rekristallisationsglühen von kaltgewalztem Stahl in Festbundhaubenöfen oder auf das Glühen von Halbzeugbunden und NE-Metallhalbzeug angewendet wird.Particularly large savings in protective gas can be achieved if the method according to the invention and one of the methods according to the invention Devices for the bright and / or recrystallization annealing of cold-rolled steel in fixed-hood furnaces or is applied to the annealing of semi-finished bundles and non-ferrous metal semi-finished products.
Im folgenden werden anhand schematischer Skizzen Ausfüh-In the following, on the basis of schematic sketches, execution
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34D6792 . /Ά- 34D6792 . / Ά-
rungsbeispiele der Erfindung erläutert.Examples of the invention explained.
In den Figuren 1 bis 3 sind drei Gaseinspeisesysteme schematisch dargestellt, die eine geregelte bzw. gesteuerte Zuführung des Schutzgases in einen Ofen ermöglichen. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen:In the figures 1 to 3 three gas feed systems are shown schematically, the regulated or controlled supply of the protective gas in an oven. In the figures, the same components are given the same reference numerals Mistake:
In einen Ofen 1 münden eine Zufuhrleitung 5 für Schutzgas ■jQ sowie eine Abgasleitung 17. In der Zufuhrleitung sind in Strömungsrichtung des Schutzgases ein Absperrventil 8, ein Durchflußmeßgerät 4, eine Regulierventil 11 und ein weiteres Absperrventil 9 angeordnet. Der Zufuhrleitung 5 ist eine Bypaßleitung 18 parallel geschaltet, die in Strömungsrichtung nach dem Absperrventil 8 abzweigt und vor dem Absperrventil 9 wieder in die Zufuhrleitung mündet. In der Bypaßleitung 18 ist ein weiteres Durchflußmeßgerät 10 angeordnet. Das Ofenabgas verläßt den Ofen über eine Abgasleitung 17.A feed line 5 for protective gas opens into a furnace 1 ■ jQ and an exhaust line 17. In the supply line are in Direction of flow of the protective gas, a shut-off valve 8, a flow meter 4, a regulating valve 11 and another Shut-off valve 9 arranged. The supply line 5 is a bypass line 18 connected in parallel, which branches off in the flow direction after the shut-off valve 8 and before the shut-off valve 9 opens again into the supply line. A further flow meter 10 is arranged in the bypass line 18. That Oven exhaust gas leaves the oven via an exhaust pipe 17.
Gemäß Figur 1 und Figur 2 ist in der Abgasleitung eine Opazitätssonde 2 angeordnet, in der das Absorptionsvermögen, das heißt die Opazität der Ofenatmosphäre gemessen und ein Meßsignal gebildet wird. Das Meßsignal wird zu einer Regeleinheit 3 geleitet.According to Figure 1 and Figure 2 is in the exhaust pipe Opacity probe 2 arranged, in which the absorption capacity, that is, the opacity of the furnace atmosphere is measured and a measurement signal is formed. The measurement signal is sent to a control unit 3.
Gemäß Figur 1 ist Regeleinheit 3 an ein Motorventil 13 in der Bypaßleitung 18 angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel sollen kaltgewalzte Stahlbänder im Ofen 1 durch Blark-bzw. Rekristallisationsglühen behandelt werden.According to FIG. 1, the control unit 3 is connected to a motor valve 13 in the bypass line 18. In the exemplary embodiment should cold-rolled steel strips in the furnace 1 by blark or. Recrystallization annealing are treated.
2Q Dazu werden z.B. drei zu einem Coil aufgewickelte Stahlbänder auf den Sockel des Ofens 1 gesetzt und eine Retorte über .die Coils abgesenkt. Eine Dichtung zwischen Retorte und Sockel verhindert allzugroße Leckraten. Sobald die Heizhaube auf den Sockel aufgesetzt ist, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Spülen der Retorte2Q For this purpose, e.g. three steel strips wound into a coil placed on the base of furnace 1 and lowered a retort over the coils. A seal between Retort and base prevent excessively high leak rates. As soon as the heating mantle is placed on the base, the Method according to the invention with rinsing the retort
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und dem Aufheizen begonnen. Dazu wird ein aus Stickstoff bestehendes Schutzgas, dem beispielsweise 2,5 Vol.% Wasserstoff zugesetzt sind, über Leitung 5 durch die geöffneten Ventile 8 und 9 in den Ofen 1 geleitet. Ventil 13 ist noch geschlossen. Mit Ventil 11 wird der Volumenstrom eingestellt, im Ausführungsbeispiel auf etwa 10 m3/h. Das Schutzgas durchströmt den Ofen 1 in Kontakt mit dem Coil und verläßt den Ofen über Abgasleitung 17 sowie über Lecks im Ofen. Wegen der Lecks ist es wichtig, daß dem Ofen stets eine minimale Schutzgasmenge zugespeist wird, die die Leckverluste durch Sockeldichtung und - bei älteren Ofenmodellen - Vdntilatorwellendurchführung deckt und somit die Charge vor Oxidation bewahrt.and heating started. For this purpose, a protective gas consisting of nitrogen, to which, for example, 2.5% by volume of hydrogen has been added, is passed via line 5 through the opened valves 8 and 9 into the furnace 1. Valve 13 is still closed. The volume flow is set with valve 11, in the exemplary embodiment to about 10 m 3 / h. The protective gas flows through the furnace 1 in contact with the coil and leaves the furnace via exhaust gas line 17 and through leaks in the furnace. Because of the leaks, it is important that the furnace is always supplied with a minimum amount of protective gas that covers the leakage losses through the plinth seal and - in older furnace models - the fan shaft leadthrough and thus protects the charge from oxidation.
Mit Beginn der Aufheizphase werden auch die Opazitätssonde und Regeleinheit 3 eingeschaltet. Die Opazität des Ofenabgases am Anfang der Aufheizphase, der Umgebungswert/ dient als Ausgangsniveau für die Festlegung des Sollwertes der Opazität. Die Opazität wird beispielsweise anhand der Schwä-At the beginning of the heating phase, the opacity probe and control unit 3 are also switched on. The opacity of the furnace exhaust At the beginning of the heating-up phase, the ambient value / serves as the starting level for determining the setpoint of the Opacity. The opacity is determined, for example, on the basis of the
20chung eines Lichtstrahles, der die Ofenatmosphäre durchsetzt, bestimmt. Im Ausführungsbeispiel wird in der Regeleinheit ein Sollwert eingestellt, der etwa um 2% über dem Umgebungswert liegt. A beam of light penetrating the furnace atmosphere, certainly. In the exemplary embodiment, the control unit a setpoint is set that is around 2% above the ambient value.
Steigt die Opaz ität des Ofenabgases im Verlauf der Aufheizphase durch abdampfende Walzölemulsion, so wird dieser Anstieg von der Opazitätssonde 2 erfaßt, über einen Meßwertumformer und Regeleinheit 3 wird bei überschreiten des eingestellten Sollwertes ein Stellsignal an Motorventil 13 gegeben. Mit zunehmender Opazität wird Motorventil immer weiter geöffnet bis ein maximaler Volumenstrom von beispielsweise 20 m3/h erreicht ist. Mit abnehmender Opazität wird Motorventil 13 immer weiter geschlossen, bis die Opazität unter den eingestellten Sollwert sinkt.If the opacity of the furnace exhaust gas increases in the course of the heating phase due to the evaporating rolling oil emulsion, this increase is detected by the opacity probe 2; a control signal is sent to motor valve 13 via a transducer and control unit 3 when the setpoint value is exceeded. With increasing opacity, the motor valve is opened more and more until a maximum volume flow of, for example, 20 m 3 / h is reached. As the opacity decreases, the motor valve 13 is closed more and more until the opacity falls below the setpoint value set.
Von diesem Zeitpunkt an wird ausschließlich mit dem durchFrom this point on it will be used exclusively with the
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n.~ 34Q6792 Ab ' n . ~ 34Q6792 From '
Leitung 5 strömenden Basisvolumenstrom gespült.Line 5 flowing base volume flow flushed.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der der Figur 1 dadurch, daß in der Bypaßleitung 18 anstelle eines Motorventils ein Magnetventil 14 sowie ein Regulierventil 12 angeordnet sind. Sobald die Opazität der Ofenatmosphäre den in Regeleinheit 3 eingestellten Sollwert überschreitet, wird durch die Regeleinheit 3 das Magnetventil 14 geöffnet, so daß der mit Regulierventil 12 eingestellte Volumenstrom über Bypaßleitung 18 strömt und dem Basisvolumenstrom zugemischt wird. In dieser Ausführungsform wird dem Ofen so lange Schutzgas mit maximalem Volumenstrom (z.B. 20 m3/h) zugeführt, wie die Opazität oberhalb des gewählten Sollwertes liegt.The embodiment according to FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that a solenoid valve 14 and a regulating valve 12 are arranged in the bypass line 18 instead of a motor valve. As soon as the opacity of the furnace atmosphere exceeds the setpoint value set in control unit 3, control unit 3 opens solenoid valve 14 so that the volume flow set with control valve 12 flows through bypass line 18 and is mixed with the base volume flow. In this embodiment, protective gas is fed to the furnace at the maximum volume flow (eg 20 m 3 / h) as long as the opacity is above the selected setpoint.
In den verbleibenden Zeitintervallen der Aufheizphase wird lediglich der Basisvolumenstrom (z.B. 10 m3/h) in den Ofen geleitet.In the remaining time intervals of the heating phase, only the basic volume flow (eg 10 m 3 / h) is fed into the furnace.
Eine hinsichtlich der Investitionskosten sehr günstige Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt: Ein Magnetventil 15 wird von einem Zeitrelais 16 angesteuert. In dieser Ausführungsform ist der Schaltzustand des Relais 16 durch einen Zeitplan bestimmt, der aufgrund der Kenntnis des Opaztitäsverlaufs, der bei vorausgegangenen Glühprozessen gleicher Chargen ermittelt worden ist. Ventil 15 ist beispielsweise nach Glühbeginn zwei Stunden lang geschlossen, anschließend für die Dauer von 15 Stünden geöffnet und danach 55 Stunden lang geschlossen. An embodiment of the invention which is very favorable in terms of investment costs is shown in FIG. 3: A solenoid valve 15 is activated by a timing relay 16. In this embodiment, the switching state is of the relay 16 determined by a schedule based on the knowledge of the Opaztitäs running that at previous Annealing processes of the same batches has been determined. Valve 15 is two after the start of glow, for example Closed for hours, then open for 15 hours and then closed for 55 hours.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß sich durch das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Schutzgaseinsparung erzielen läßt, da das Schutzgas nur in den erforderlichen Mengen und in den Zeiten in den Ofen geleitet wird, in denen Schutzgas tatsächlich zum Spülen gebraucht wird.In summary, it should be noted that by the invention Process can achieve a considerable saving in protective gas, since the protective gas is only used in the required Quantities and in the times in which protective gas is actually used for purging is fed into the furnace.
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