DE3934474A1 - Verfahren zur erhoehung der anlagenkapazitaet von haubengluehoefen beim gluehen von festbunden - Google Patents
Verfahren zur erhoehung der anlagenkapazitaet von haubengluehoefen beim gluehen von festbundenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Anlagenka
pazität von Haubenglühöfen beim Glühen von Festbunden.
Anwendungsgebiet der Erfindung sind metallurgische Betriebe, in
denen eine Glühbehandlung gewickelter Halberzeugnisse in dis
kontinuierlich arbeitenden Glühvorrichtungen unter Einsatz von
Schutzgasen vorgenommen wird.
Das Anwendungsgebiet erstreckt sich ebenso auf Haubenglühöfen
anderer Bauart, z. B. sogenannte Hochkonvektionsglühöfen.
Technische Lösungen zur Glühbehandlung von Festbunden in dis
kontinuierlich arbeitenden Glühvorrichtungen sind an sich be
kannt. Die gebräuchlichste Ausführungsform dieser Glühvorrich
tung sind dabei Haubenglühöfen. Zur Gewährleistung einer für
die nachfolgende Verarbeitung des Bandstahls ausreichende Ober
flächenqualität ist die Anwendung einer Schutzgasatmosphäre
üblich.
Ein wirtschaftlicher Betrieb derartiger Haubenglühöfen gerät
zunehmend unter den Zwang zur Intensivierung, wobei diese Tendenz
permanenten Charakter annimmt.
Für die Intensivierung vorhandener Anlagen ergeben sich dabei
zwei grundsätzliche Wege:
- a) Rekonstruktion bzw. Ersatzinvestion und
- b) Verbesserung der Prozeßführung.
Rekonstruktion bzw. Ersatzinvestition führen dabei neben dem Ko
stenaufwand zu einer in der Regel nicht unbeträchtlichen, zeit
weisen Einschränkung der Produktionskapazität, da vorhandene
Glühanlagen u. a. kaum eine Flächenreserve, einschließlich
Glühplatzreserve, besitzen. Auch in den anderen Fällen ergibt
sich zumindest eine wesentliche Belastung der Produktionsorgani
sation und -durchführung. Unabhängig davon sind technische Lö
sungen zur Intensivierung des Anlagenbetriebes mit verbesserten
Ausrüstungen bekannt und haben in der Vergangenheit in ihrer Ge
samtheit zur Entwicklung des Hochkonvektionsglühöfen geführt.
Dieser Prozeß dauert noch an.
Eine Verbesserung der Prozeßführung als Mittel der Intensivie
rung des Anlagenbetriebes weist zunächst den Vorteil auf, daß
sowohl kostenmäßig als auch kapazitätsseitige Belastungen aus
bautechnischen Maßnahmen weitgehend entfallen.
Neben direkten Maßnahmen zur Senkung der Betriebskosten, z. B.
Einsparung von Energie oder Schutzgas, stellt die Verkürzung der
Prozeßzeit eine Quelle verbesserter Wirtschaftlichkeit der Ver
fahrensdurchführung dar. Die somit realisierbare Steigerung der
Anlagenkapazität zieht eine indirekte Kostensenkung nach sich,
da die t/h-Leistung gesteigert wird.
Eine Verkürzung der Aufheizzeit, bezogen auf die Zieltemperatur,
stehen bei der Bundglühung in Haubenglühöfen sowohl technische
Grenzen (z. B. Warmfestigkeit der Muffel), als auch thermodynamische
Einschränkungen (z. B. Wärmetransport in das Bundinnere) entge
gen. Unabhängig von den technischen Konsequenzen ist der Kosten
anstieg infolge des Mehrverbrauch an Energie sicherlich höher zu
bewerten als der erreichbare Effekt durch Verkürzung der Auf
heizzeit. Wesentlich dafür ist auch der Sachstand, daß in der
Vergangenheit diese Prozeßphase aus energetischer Sicht weit
gehend optimiert wurde.
Eine andere Möglichkeit stellt die Verkürzung der Abkühlzeit
der Bunde dar. Um die Abkühlgeschwindigkeit der Bunde unter der
Muffel zu erhöhen, wird die direkte Kühlung der Muffel durch
Berieselung mit Wasser angewandt. Die Nachrüstung bestehender
Haubenglühanlagen mit derartigen Berieselungsvorrichtungen ist
neben den grundsätzlichen Kosten mit einem verstärktem Ver
schleiß der Muffel verbunden. In gleicher Weise führt die Er
höhung des Wasserstoffanteils im Schutzgas, um das Wärmeleit
vermögen zu verbessern, zu einer Steigerung der Betriebskosten,
welche durch die Effekte infolge Verkürzung der Abkühlzeit
nicht kompensiert werden dürfte. Dieses tritt besonders dann ein,
wenn aus sicherheitstechnischen Erfordernissen heraus eine Umrü
stung der Anlage erforderlich wird. Ebenso ist der wirtschaftliche
Effekt einer Erhöhung der installierten Kühlerleistung frag
würdig, da neben den Kosten für leistungsstärkere Kühler auch
ein entsprechender Aufwand für eine intensivere Schutzgasumwäl
zung mit Zirkulation durch den Kühler auftritt.
Daraus ergibt sich, daß die Wirtschaftlichkeit technischer Lö
sungen zur Verkürzung der Abkühlzeit um so sicherer zu erwarten
ist, je geringer der Gesamtaufwand zu ihrer Realisierung ist.
In diesem Sinne wird z. B. in der SU-EB 13 30 193 eine veränderte
Betriebsweise der Brenner vorgeschlagen und damit eine Verkürzung
der Gesamtprozeßzeit von ca. 8% ausgewiesen. Dieser Effekt ba
siert aber ursächlich nicht auf der Verkürzung der Abkühlzeit.
Offensichtlich gibt es dafür bisher kaum hinreichende Ansatzpunk
te zur Gestaltung entsprechender Lösungen.
Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
der Verfahrensdurchführung beim Glühen von Festbunden in Hau
benglühöfen durch Steigerung der Kapazität der im Verfahren
benutzten Haubenglühöfen infolge Verkürzung der Zeitdauer der
Bundabkühlung in einer Schutzgasatmosphäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Er
höhung der Anlagenkapazität von Haubenglühöfen zu entwickeln,
welches eine spezifische Gestaltung der Schutzgasbeaufschlagung
während der Abkühlphase zur Steigerung der Kapazität der im
Verfahren benutzten Haubenglühöfen, insbesondere zu einer Ver
kürzung der Zeitdauer der Bundabkühlung in einer Schutzgasatmos
phäre, führt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Er
höhung der Anlagenkapazität von Haubenglühöfen ein Verfahren
durchgeführt wird, welches folgende Verfahrensschritte enthält:
- a) Einbringen der Festbunde in die Glühvorrichtung,
- b) Enfernen der Umgebungsatmosphäre aus dem Glühraum,
- c) Erwärmung der Festbunde in einer Schutzgasatmosphäre üb licher Zusammensetzung bis zum Erreichen der vorgegebenen Endtemperatur der Erwärmung durch die zu diesem Zeitpunkt kälteste Zone der Festbunde,
- d) Beibehaltung einer Temperatur der kältesten Zone der Fest bunde, die mindestens gleich der Endtemperatur der Erwär mung gemäß Verfahrensschritt c) ist, während einer vor gegebenen Mindestzeit,
- e) Abkühlung der Festbunde in einer Schutzgasatmosphäre üb licher Zusammensetzung bis zum Erreichen der vorgegebenen Endtemperatur der Abkühlung durch die zu diesem Zeitpunkt heißeste Zone der Festbunde,
- f) Ausbringen der Festbunde aus der Glühvorrichtung,
- g) Abkühlen der Festbunde unter Umgebungsbedingungen auf Um gebungstemperatur,
wobei während des Verfahrensschrittes e) eine Schutzgasbeauf
schlagung des Glühraumes in der Weise vorgenommen wird, daß,
beginnend mit einer ersten Spülphase (eintretender gleich aus
tretender Schutzgasvolumenstrom), nach einer spülfreien Zeit
(austretender Schutzgasvolumenstrom =0) mindestens eine weitere
Spülphase folgt, wobei in spülfreien Zeiten (austretender
Schutzgasvolumenstrom =0) ein Teilstrom des im Glühraum um
gewälzten Schutzgases durch einen Kühler zirkulieren kann.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung von Spülphasen während
der Bundabkühlung in einer Schutzgasatmosphäre werden folgende
Effekte erzielt:
- - Austragen der sich zu Abkühlungsbeginn noch in der Gasphase des Glühraums anreichernden Reste belagsbildender Komponen ten des verdampften Walzmittels bzw. seiner Rückstände und
- - Steigerung der Abkühlungsgeschwindigkeit der Festbunde durch Erhöhung des Temperaturgradienten infolge des vollständigen, kurzzeitigen Austauschs der Schutzgasatmosphäre im Glühraum durch frisches Schutzgas.
Für die beschriebenen Effekte ist ausschlaggebend, daß die Tem
peratur der Gasphase im Glühraum, insbesondere in der Anfangs
phase der Bundabkühlung, wesentlich höher als die Temperatur
des frischen Schutzgases ist, weil das durch den Kühler zirku
lierende Schutzgas beim Wiedereintritt in den Glühofen sich mit
der Schutzgasatmosphäre sofort vermischt und somit an der Bund
oberfläche nur die gegenüber der Kühleraustrittstemperatur we
sentlich höhere Mischungstemperatur wirksam wird. Deshalb tritt
die Kühlerwirkung erst allmählich ein, da es technisch-ökono
misch unvertretbar ist, den zum Austausch der Schutzgasatmosphäre
analogen Effekt über das durch den Kühler zirkulierende Schutz
gas zu realisieren.
Die Zweckmäßigkeit des Spülens in Zeitintervallen ergibt sich
daraus, daß der Wärmetransport aus dem Bundinneren an die Ober
fläche zeitlich verzögert abläuft. Es ist deshalb günstig,
nach der mit dem Spülen mit frischem Schutzgas verbundenen kurz
zeitigen Ab- bzw. Unterkühlung der Bundoberfläche einen Aus
gleich des Temperaturprofils in den Festbunden zu gewährleisten.
Während dieser Zeit ist es wirtschaftlich, das Schutzgas im Glüh
raum umzuwälzen und nur einen Teilstrom durch einen Kühler zir
kulieren zu lassen.
Da mit sinkendem Temperaturniveau der Festbunde im Glühraum der
Ausgleich ihrer Temperaturprofile immer längere Zeiträume erfor
dert, ergibt sich daraus, die Zeitabstände zwischen den Spül
phasen mit fortschreitender Bundabkühlung zu verändern, vorzugs
weise zu vergrößern.
Zur Gestaltung einer effektiven Verfahrensdurchführung ist es er
forderlich, die Intensität der Schutzgaszuführung in den Spül
phasen möglichst hoch, aber auch variabel zu wählen, da der ge
wünschte Kühleffekt indirekt proportional zur Dauer des voll
ständigen Austausches der Schutzgasatmosphäre im Glühraum ist.
Aus dem gleichen Grund sind andere Spülphasen zu Kühlbeginn als
am Ende der Kühlung einzustellen.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, das während der
Spülphasen aus dem Glühraum austretende Schutzgas anderen Hauben
glühöfen zuzuführen, bei denen sich die Verfahrensdurchführung
im Schritt c) befindet, so daß ein Schutzgasmehrbedarf vermieden
wird. Zur Verhinderung des Eintrags unerwünschter belagsbildender
Komponenten des Walzmittels bzw. seiner Rückstände durch diese
Schutzgasrückführung ist es möglich, insbesondere in der ersten
Phase der Bundabkühlung das während der Spülphasen austretende
Schutzgas nicht anderen Glühöfen zuzuführen. Das Ende dieser Pha
se wird durch die Unterschreitung einer vom jeweiligen Walzmittel
abhängigen Grenztemperatur für die heißeste Zone der Festbunde
bestimmt.
Für die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung ist weiterhin
wesentlich, daß (siehe Anspruch 4) das Ende des Verfahrensschrit
tes c) erreicht ist, wenn das Temperaturprofil in den Festbunden
im Glühraum soweit ausgeglichen ist, daß für die veränderten
Abkühlbedingungen der Verfahrensschritte f) und g) die Ausbil
dung von Anlauffarben an der Bundaußenoberfläche nicht mehr auf
tritt.
Dieses Temperaturprofil ist in komplexer Weise abhängig von:
- - Glühvorrichtung,
- - Stahlmarke,
- - Bundabmessungen sowie Anzahl der Festbunde im Glühraum,
- - Durchführung des Verfahrensschrittes e).
Die zeitabhängige Variation des Schutzgasvolumenstroms im Ver
fahrensschritt e) hängt in analoger Weise von den konkreten Glüh
bedingungen, wie
- - Glühvorrichtung,
- - Stahlmarke,
- - Bundabmessungen sowie Anzahl der Festbunde im Glühraum,
- - Schutzgaszusammensetzung und
- - Kühlerleistung
ab, so daß die off-line-Ermittlung der Abhängigkeit "Zeitpunkt
seit Kühlbeginn/Schutzgasvolumenstrom" aus der Kenntnis des Ver
laufs der Temperatur in den Festbunden im Glühraum unter Berück
sichtigung vergangener Spülphasen ermittelt werden kann.
Deshalb ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verfah
rensdurchführung, daß hierbei die Anwendung von meßtechnischen
Vorrichtungen zur Gewinnung von Prozeßdaten aus dem Glühraum nicht
zwingend erforderlich ist, denn die Variation des Schutzgasvolu
menstroms kann mit Hilfe der einmal ermittelten Zeitfunktion für
die jeweilige Prozeßführung als Steuerung in unkomplizierter
Weise über äußere Stellglieder realisiert werden.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Dazu zeigt Fig. 1 Temperaturverläufe bei
der Abkühlung geglühter Festbunde.
Dazu wurden folgende technischen Hauptparameter zugrunde gelegt:
- Glühplatzbelegung | |
3 Festbunde | |
- Bundaußendurchmesser | 2160 mm |
- Bundinnendurchmesser | 600 mm |
- Bundhöhe | 1250 mm |
- Banddicke | 1 mm |
- Muffelinnendurchmesser | 2600 mm |
- Schutzgas N/H | 95/5 Vol% |
Auf die Angabe weiterer konstruktionsspezifischer Parameter wird
verzichtet, da durch Veränderung der Schutzgasbeaufschlagung wäh
rend der Kühlphase die in Fig. 1 dargerstellten Verhältnisse so
wohl variiert als auch für andere Anlagenkonfigurationen reprodu
ziert werden können.
Die in Fig. 1 dargestellten Temperaturverläufe beziehen sich auf
die Oberflächentemperatur am Außendurchmesser des mittleren Bun
des. Der Endpunkt der Kühlung wird mit dem Unterschreiten von
120°C an der heißesten Stelle der Bundoberfläche im Stapel
festgelegt, um Anlauffarben beim Ziehen der Muffel zu vermeiden.
Die Kühlung beginnt zunächst passiv nach Entfernung der Heizhau
be. Anschließend wird ein Schutzgaskühler zugeschaltet. Mit der
zusätzlichen Schutzgasbeaufschlagung unter Berücksichtigung der
sich bei der Abkühlung einstellenden thermischen Triebkräfte wird
einheitlich vor dem Unterschreiten von 400°C begonnen (Punkt Z in
Fig. 1).
Die sich daran anschließenden Kurvenverläufe stellen dar:
Kurve A | |
Temperaturverlauf ohne Schutzgasbeaufschlagung, | |
Kurve B | Schutzgastemperatur nach Spülphase jeweils auf (3 TSG + TFG)/4 abgesenkt, |
Kurve C | Schutzgastemperatur nach Spülphase jeweils auf (TSG + TFG)/2 abgesenkt, |
TSG | mittlere Schutzgastemperatur im Glühraum vor Beginn der jeweiligen Spülphase, |
TFG | mittlere Temperatur des zur Spülung benutzten frischen Schutzgases. |
Zur Gestaltung einer einfachen Zeitfolgesteuerung beginnen die
einzelnen Spülphasen zu jeder vollen Stunde nach Beginn der er
sten Spülphase und werden bei konstanter Volumentemperatur bei
Erreichen der angegebenen Schutzgastemperatur im Glühraum beendet.
In den spülfreien Zeiten werden bei Variante B und C auf die Teil
stromkühlung im Gegensatz zur Variante A verzichtet. Bezogen auf
die gesamte Glühzeit ergibt sich bei der dargestellten Anwendung
der Erfindung für die Variante B eine Verkürzung von 9,8% bzw.
für die Variante C von 15,2%.
Die Gestaltung eines ökonomischen Schutzgaseinsatzes ergibt sich
aus der Wiederverwertbarkeit des während der Spülphase aus dem
Glühraum austretenden Schutzgases für andere Glühöfen.
Zur Reinhaltung des Schutzgassystems wird unter Berücksichtigung
der Anfangstemperatur bei Beginn der ersten Spülung das dabei aus
dem Glühraum austretende Schutzgas emittiert.
Claims (5)
1. Verfahren zur Erhöhung der Anlagenkapazität von Haubenglühöfen,
welches nachfolgende Verfahrensschritte beinhaltet:
- a) Einbringen der Festbunde in die Glühvorrichtung,
- b) Entfernen der Umgebungsatmosphäre aus dem Glühraum,
- c) Erwärmung der Festbunde in einer Schutzgasatmosphäre üb licher Zusammensetzung bis zum Erreichen der vorgegebenen Endtemperatur der Erwärmung durch die zu diesem Zeitpunkt kälteste Zone der Festbunde,
- d) Beibehaltung einer Temperatur der kältesten Zone der Fest bunde, die mindestens gleich der Endtemperatur der Erwär mung gemäß Verfahrensschritt c) ist, während einer vor gegebenen Mindestzeit,
- e) Abkühlung der Festbunde in einer Schutzgasatmosphäre üb licher Zusammensetzung bis zum Erreichen der vorgegebenen Endtemperatur der Abkühlung durch die zu diesem Zeitpunkt heißeste Zone der Festbunde,
- f) Ausbringen der Festbunde aus der Glühvorrichtung,
- g) Abkühlen der Festbunde unter Umgebungsbedingungen auf Um gebungstemperatur,
gekennzeichnet durch, daß während des Verfahrensschrittes e)
eine Schutzgasbeaufschlagung des Glühraumes in der Weise vor
genommen wird, daß, beginnend mit einer ersten Spülphase (ein
tretender gleich austretender Schutzgasvolumenstrom), nach einer
spülfreien Zeit (austretender Schutzgasvolumenstrom =0) min
destens eine weitere Spülphase folgt,
in spülfreien Zeiten (austretender Schutzgasvolumenstrom =0)
ein Teilstrom des im Glühraum umgewälzten Schutzgases durch
einen Kühler zirkulieren kann.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zeit
liche Dauer und/oder zeitlicher Abstand aufeinanderfolgender
Spülphasen mindestens einmal verändert wird und/oder der Be
trag des während der Spülphase in den Glühraum eintretenden
bzw. aus dem Glühraum austretenden Schutzgasvolumenstrom min
destens einmal verändert wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn
zeichnet dadurch, daß der während der Spülphasen im Verfah
rensschritt e) aus dem Glühraum austretende Schutzgasvolumen
strom zur Schutzgasbeaufschlagung anderer Haubenglühöfen,
vorzugsweise für Verfahrensschritt c), vollständig oder teil
weise zugeführt wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn
zeichnet dadurch, daß die Gesamtdauer des Verfahrensschrittes
e) minimal ist, aber gleichzeitig Oxidationsreaktionen zur Aus
bildung von Anlauffarben an der Bundoberfläche während des
Verfahrensschrittes f) bzw. g) vermieden werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32951789A DD284903A5 (de) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Verfahren zur erhoehung der anlagenkapazitaet von haubengluehoefen beim gluehen von festbunden |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3934474A1 true DE3934474A1 (de) | 1990-12-20 |
Family
ID=5609858
Family Applications (1)
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Legal Events
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EKO STAHL AG, O-1220 EISENHUETTENSTADT, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |