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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiedererhitzen
metallurgischer Produkte, bei dem man das Wiedererhitzen solider
Produkte, insbesondere aus Stahl vornimmt, um sie durch Durchlaufen in
einem Ofen von einer Temperatur unter 400 °C auf eine Temperatur von mindestens
etwa 1000 °C
zu bringen, wobei der Ofen eine stromaufwärtige Zone hat, in welcher
die Produkte vorgewärmt
werden, und eine stromabwärtige
Zone, in welcher die Produkte auf ihre Endtemperatur des Austretens
aus dem Ofen gebracht werden, wobei die stromabwärtige Zone des Ofens mit Brennern
ausgestattet ist, von welchen bestimmte mindestens mit einem Verbrennungsmittel
funktionieren, welches Luft ist, wobei die von diesen Brennern hervorgerufenen
Rauchgase im Gegenstrom zu den Produkten zirkulieren und diese in
der stromaufwärtigen
Vorwärmzone
vorwärmen.
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Die
Wiedererhitzungsöfen
in der Stahl- und Eisenindustrie werden verwendet, um Produkte aus
Stahl wieder zu erhitzen, die insbesondere aus dem Strangguss stammen,
und sie auf die Walztemperatur zu bringen, die in der Größenordnung
von 1000 bis 1300 °C
liegt.
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Die Öfen dieses
Typs bestehen gewöhnlich
aus mehreren aufeinander folgenden Zonen. Beim Einbringen in den
Ofen beginnend (in die Richtung des Ablaufens der Produkte in dem
Ofen) sind diese aufeinander folgenden Zonen die stromaufwärtige Zone,
Erschöpfungszone
der Rauchgase (oder Rückgewinnung) genannt,
in welcher man die Wärmeenergie
der Rauchgase, die stromabwärts
des Ofens erzeugt werden, zurückgewinnt,
und die im Gegenstrom der zu erhitzenden Produkte zirkulieren, um
mit dem Vorwärmen
dieser Produkte zu beginnen. Gemäß EP-A-1 001 237 wird in
die Rauchgase ein brennbarer gasförmiger Körper eingeführt, und man führt Sauerstoff
ein, um diesen brennbaren Körper
zu verbrennen, um die Temperatur in der Rückgewinnungszone zu erhöhen.
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Auf
diese Vorwärmzone
folgen eine oder mehrere Heizzonen, und der Ofen endet in einer
so genannten Ausgleichszone, die dazu dient, die Temperaturhomogenität des Produkts
am Ofenausgang sicherzustellen. Brenner können vorzugsweise zu beiden
Seiten des Produkts installiert werden, das von der Vorwärmzone bis
zu dem Ende der einen oder mehreren Heizzonen zirkuliert. Derartige
Brenner können
auch in dem Gewölbe
des Ofens (Fall der strahlenden Gewölbe) oder auch in Nischen entlang
der Breite des Ofens angeordnet werden.
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Beim
Durchgang der Produkte in den verschiedenen aufeinander folgenden
Zonen des Wiedererhitzungsofens steigt Temperatur des Produkts an
der Oberfläche
und im Inneren dieses allmählich.
Aufgrund der Merkmale der Wärmeleitung
insbesondere des Stahls, existiert ein Temperaturunterschied zwischen
der oberen Seite des Produkts und der unteren Seite oder auch zwischen
der oberen Seite des Produkts und dem Herzen des Produkts. Die Beherrschung
dieser Wärmehomogenitätsabweichungen
ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung.
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Dieses
Homogenitätsproblem
der Temperatur des Produkts ist umso größer als die Wärmeleistung eingeschränkt ist,
die man in einen Wiedererhitzungsofen einleiten kann. Diese Einschränkung kann
vielfacher Herkunft sein: beschränktes
Volumen der Rauchgase, Temperatur einer oder mehrerer Zonen des
Ofens am Maximum, Temperatur am Eingang des Energierückgewinners
am Maximum usw. In allen Fällen
führt das
Einschränken
der eingeführten
Wärmeleistung
zu einer Einschränkung
der an das Produkt übertragenen
Energie und daher zu einem Erscheinen oder einem Verstärken der
Wärmehomogenitätsabweichungen
in der Masse des Produkts. Um das Problem, das sich dem Fachmann
stellt, besser zu erläutern,
wurde in 1 die Kurve der Entwicklung
des Temperaturunterschieds ΔT
(unten definiert) beim Wiedererhit zen des Produkts dargestellt.
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Bei
einem Ofen, bei dem die Produkte auf der Sohle ruhen, ist der Temperaturunterschied ΔT der Unterschied
zwischen der Temperatur der oberen Oberfläche des Produkts, das dem Strahlen
des Ofens ausgesetzt ist, und der Temperatur der unteren Oberfläche des
Produkts in Berührung
mit der Sohle.
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Bei
einem Ofen mit Balken über
der Sohle, das heißt
beim einem Ofen, in dem die heißen
Gase des Ofens um das Produkt zirkulieren, ist der Temperaturunterschied ΔT der Unterschied
zwischen der Oberflächentemperatur
und der Temperatur im Herzen des Produkts.
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In 1 wurde
in den Abszissen die Position des Produkts in dem Ofen und in den
Ordinaten der Wert von ΔT
dargestellt. Der anfängliche
Temperaturunterschied (ΔTinit) kann gleich Null sein, wenn das Produkt
bei Raumtemperatur in den Ofen eingebracht wird, oder nicht gleich
Null in dem Fall von Produkten, deren Temperatur noch nicht wieder
homogen geworden ist, zum Beispiel in dem Fall der Behandlung der
metallurgischen Produkte kurze Zeit nach ihrem Erstellen. In 1 stellt
X die Position des Produkts in dem Ofen dar, wobei die Abszisse
0 der Punkt des Einbringens in den Ofen der Produkte ist, während XB die Abszisse des Ausziehens oder des Austretens
aus dem Ofen ist.
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Die
Kurve der Variation (C) von ΔT
abhängig
von X in 1 umfasst einen Punkt A, in
dem der Parameter ΔT
ein Maximum (ΔTmax) erreicht, einen Punkt D, in dem der
Parameter ΔT
einen Wert ΔTinit hat, der der Wert von ΔT beim Einbringen
in den Ofen des Produkts ist, und einen Punkt B, in dem der Parameter ΔT einen wert ΔTfinal am Ausgang des Produkts aus dem Ofen
(Ausziehen) hat.
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Irgendwo
in der Mitte des Ofens erreicht der Temperaturunterschied ΔT im Abszissenpunkt
XA sein Maximum (ΔTmax).
Dieser Wert ΔTmax muss möglichst gering sein, denn ein
großer
Temperaturunterschied entspricht Verformungen des Produkts (Knicken),
die eine Beschädigung
des Produkts oder eine Betriebsunmöglichkeit des Ofens oder eine
Walzunmöglichkeit
des Produkts am Ausgang des Ofens verursachen können. Bei bestimmten Öfen müssen daher
die Bediener die Leistung des Ofens und/oder die Produktion des
Ofens einschränken,
um das Auftreten zu großer
Temperaturunterschiede ΔT
zu vermeiden, was für
einen Industriellen ein großer
Nachteil ist.
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Es
ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten
zu großer
Temperaturunterschiede in dem Produkt während der gesamten Dauer seines
Durchlaufens in dem Ofen zu vermeiden.
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2 stellt
die Beziehung zwischen dem Temperaturunterschied ΔT und dem
Pfeil dar, das heißt
die senkrechte Verformung des Produkts bei seinem Durchlaufen in
dem Ofen.
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In
dieser 2 wurden die Kurve (C) wie in 1,
und eine Kurve (F), die die senkrechte Verformung des Produkts in
Abhängigkeit
von X darstellt, dargestellt. Es wurde festgestellt, dass das Maximum
der Verformung im Wesentlichen dem Maximum von ΔT entspricht (ΔTmax für
eine Abszisse X = XA).
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Ferner
wurde ein weiterer wichtiger Parameter aufgezeigt, der aus dem Temperaturunterschied ΔTfinal am Ofenausgang besteht. Ideal müsste ΔTfinal am Ofenausgang (Ausziehen) gleich Null
sein. In der Praxis toleriert man eine bestimmte Temperaturabweichung ΔTfinal, die etwa 100 °C nicht überschreiten darf, für die Knüppel und
200 °C für die Brammen
und Vorblöcke.
Ein großer
Temperaturunterschied bewirkt nämlich
Walzschwierigkeiten, die bei bestimmten Walzständern bis zu mechanischen Störfällen gehen
können.
Ferner bewirkt jede Temperaturunausgewogenheit ein Sinken der Qualität des Endprodukts.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ΔTfinal eines aus dem Wiedererhitzungsofen
ausgehenden Produkts zu verringern, ohne den Energieverbrauch in
dem Ofen zu steigern.
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Der
Artikel mit dem Titel „Efficient
Operation of Continuous Reheat Furnaces Through Oxygen Optimization
of Combustion System" von
G. GITMAN, T. WELCHER und B. LEVINSON, veröffentlicht in der Revue Industrial
Heating, beschreibt verschiedene Wiedererhitzungssysteme für metallurgische
Produkte und schlägt vor,
Brenner mit sauerstoffhaltigem Brennstoff an Stelle der gewohnten
Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff zu verwenden, um den Energietransfer
an die Produkte zu steigern und den ΔTmax dieser
Produkte aufrechtzuerhalten oder sogar zu erhöhen, wie in 7 dieses
Artikels dargestellt.
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Im
Gegensatz zu dem in dem oben genannten Artikel beschriebenen Verfahren
besteht das erfindungsgemäße Verfahren
in dem Installieren von Brennern, deren Prozentsatz an Sauerstoff
des Verbrennungsmittels größer ist
als 21 Vol.-% und kleiner oder gleich 100 Vol.-% (nachstehend „Brenner
für sauerstoffhaltigen
Brennstoff" genannt),
wobei diese Brenner in dem Ofen so installiert werden, dass sie
die ersten Brenner sind, die die zu behandelnden Produkte bei ihrem
Fortschreiten in dem Ofen nach ihrem Einführen in den Ofen „sehen". Die aus diesen
Brennern für
sauerstoffhaltigen Brennstoff gebildete Vorwärmzone ist daher die erste
Vorwärmzone
des Ofens. In dem Fall neuer Öfen
besteht die Erfindung daher darin, Brenner für sauerstoffhaltigen Brennstoff
in die Zone des Ofens zu geben, in der die ersten Brenner angeordnet
werden müssen („erste" in Bezug auf die
Ablaufrichtung des metallurgischen Produkts in dem Ofen).
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Brenner für sauerstoffhaltigen
Brennstoff in der stromaufwärtigen
Vorwärmzone
des Ofens anordnet, wobei dieser Brenner von einem Verbrennungsmittel
und einem Brennstoff gespeist wird, wobei das Verbrennungsmittel
88 Vol.-% oder mehr und vorzugsweise 95 oder mehr Vol.-% Sauerstoff
enthält.
Die Leistung dieser Brenner, die Luft als Verbrennungsmittel verwenden,
ist um eine Leistung verringert, die zwischen ein Mal und zwei Mal
der Leistung des Brenners mit sauerstoffhaltigem Brennstoff liegt.
Die Speisung des Brenners mit Verbrennungsmittel und Brennstoff
kann entweder durch getrenntes Einspritzen (wobei die Düsen in den
Ofen münden)
oder durch koaxiales Einspritzen (koaxiale Multirohrbrenner) oder
durch Vormischen von Verbrennungsmittel und Brennstoff vor dem Einspritzen
in den Brenner und dann in den Ofen erfolgen. Diese verschiedenen
Einspritztechniken sind dem Fachmann als solche bekannt.
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In
dem Fall einer Modifizierung eines existierenden Ofens kann die
Erfindung zwei Ausführungsvarianten
aufweisen.
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Die
erste Variante besteht im Schaffen einer neuen Ofenzone, die Brenner
für sauerstoffhaltigen Brennstoff
aufweist.
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Dazu
installiert man die Brenner für
sauerstoffhaltigen Brennstoff in einer Zone des Ofens, die zuvor keine
Brenner enthielt. Beispielhaft kann das in dem Installieren von
Brennern für
sauerstoffhaltigen Brennstoff am Ende der Zone des Ofen, die Rückgewinnungszone
genannt wird, gleich vor der ersten Heizzone (die normalerweise
Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff aufweist) bestehen.
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Die
zweite Variante besteht in der Umwandlung einer existierenden Zone,
das heißt,
dass man alle oder einen Teil der Brenner für Luft enthaltenden Brennstoff
einer existierenden Vorwärmzone
entfernt, um sie durch Brenner für
sauerstoffhaltigen Brennstoff zu ersetzen, die in der gleichen Zone
installiert werden.
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Die
beiden Varianten der oben genannten Lösung in existierenden Öfen können getrennt
oder kombiniert umgesetzt werden.
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Gemäß einer
dritten Variante ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet,
dass der Anteil an Sauerstoff in dem in den Brenner für sauerstoffhaltigen
Brennstoff eingespritzten Verbrennungsmittel von der Vorwärmtemperatur
der existierenden Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff abhängt,
wobei der Anteil an Sauerstoff so ausgewählt wird, dass die Wärmeleistung
des Brenners für
sauerstoffhaltigen Brennstoff größer ist
als die Wärmeleistung
der existierenden Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff.
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Gemäß einer
vierten Variante ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet,
dass das an den mindestens einen Brenner gelieferte Verbrennungsmittel
ein Gemisch aus industriell reinem Sauerstoff und Luft ist.
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Gemäß einer
fünften
Variante ist das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch gekennzeichnet, dass das an den mindestens einen Brenner
gelieferte Verbrennungsmittel ein Gemisch aus Sauerstoff, der aus
einer VSA-Anlage stammt (System „Vacuum Switching Adsorption", das dem Fachmann
gut bekannt ist) und Luft ist.
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Schließlich ist
das erfindungsgemäße Verfahren
gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das in
den mindestens einen Brenner eingespritzte Verbrennungsmittel 1
bis 5 Vol.-% Argon enthält.
Da die molare Masse und die Raumdichte von Argon höher sind
als jeweils die von Sauerstoff, erlaubt es die Gegenwart von Argon
in dem Verbrennungsmittel, das Sauerstoff enthält, die Menge an Bewegung der
Flamme zu steigern. Diese Steigerung der Bewegungsmenge ergibt eine
stabilere Flamme, die für Querströmungen weniger
empfindlich, näher
dem zu erhitzenden metallurgischen Produkt ist und die daher ein
effizienteres und homogeneres Erhitzen des zu erhitzenden Produkts
zur Folge hat.
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Die
Erfindung wird besser mit Hilfe der vorliegenden Ausführungsformen
gemeinsam mit Figuren verstanden, die Folgendes darstellen:
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3 ein
Umsetzungsbeispiel der Erfindung an einem Knüppelwiedererhitzungsofen.
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4 ein Umsetzungsbeispiel der Erfindung
an einem Brammenwiedererhitzungsofen.
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5 eine
Ausführungsform
der Erfindung unter Beibehalten einer konstanten stündlichen
Produktion, die eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs.
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6 eine
Ausführungsform
der Erfindung, bei der man die Produktion des Ofens steigert und
gleichzeitig die gleichen Temperaturunterschiede ΔT beibehält wie bei
dem Betrieb vor dem Umsetzen der Erfindung.
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7 und 8 einen
Vergleich des Gebrauchs von Luft und von Sauerstoff.
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9 die
Umsetzung der Erfindung gemäß 3 dar.
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Die
Erfindung kann an verschiedene Ofentypen angewandt werden, ob es
sich nun um neue Öfen
handelt, auf welchen man direkt das erfindungsgemäße Verfahren
installieren kann, oder um existierende Öfen, die modifiziert werden.
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Auf
jeden Fall ist einer der wichtigen Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Verwenden als Verbrennungsmittel in mindestens bestimmten Brennern
der Vorwärmzone
des Ofens, von mit Sauerstoff angereicherter Luft, deren Prozentsatz
an Sauerstoff je nach dem angestrebten Ziel variieren kann. Der
Prozentsatz an Sauerstoff in dem Verbrennungsmittel kann daher bis
zu 100 Vol.-% variieren.
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Wenn
man den Sauerstoffprozentsatz in dem Verbrennungsmittel steigert,
entspricht das dem Steigern der Wärmeleistung des Brenners, der
dieses Verbrennungsmittel verwendet. Das Steigern der Wärmeleistung
einer oder mehrerer Brenner an einem Wiedererhitzungsofen hat Folgen
für den
Ofen und seine Umgebung, insbesondere hinsichtlich der Energieeinsparung. 7 stellt
den Verlauf der Leistung und des Volumens der Rauchgase in Abhängigkeit
von Parametern, wie zum Beispiel der Vorwärmtemperatur der Luft einerseits
und dem Sauerstoffprozentsatz andererseits dar. Auf dieser Kurve
sieht man, dass es ungeachtet der Vorwärmtemperatur der Luft (wenn
man Luft als Verbrennungsmittel verwendet) möglich ist, einen Sauerstoffprozentsatz
in dem Verbrennungsmittel zu finden, der eine bessere Leistung ergibt
als mit der Verbrennung mit Luft. Wenn die Vorwärmtemperatur der Luft zum Beispiel
300 °C beträgt, ergibt
jedes Verbrennungsmittel, dessen O2-Prozentsatz
größer ist
als 30 Vol.-% (gemäß 7)
eine bessere Wärmeleistung,
die das Synonym von Energieeinsparung ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist mit dem Rauch gasvolumen in dem
Ofen verbunden. 8 stellt den Verlauf des Volumens
der Rauchgase (in Nm3/h pro kW Brennstoff) in Abhängigkeit
von dem Sauerstoffprozentsatz in dem Verbrennungsmittel dar.
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Wenn
man Luft verwendet („Referenz
aero" in 8)
gilt das Rauchgasvolumen ungeachtet der Vorwärmtemperatur der Luft. Beispielhaft
erlaubt es der Gebrauch von reinem Sauerstoff als Verbrennungsmittel, das
Rauchgasvolumen von 10,6 auf 3 Nm3/h zu verringern, was einer Verringerung
um einen Faktor von 3,5 entspricht.
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Diese
Verringerung des Volumens der Rauchgase erlaubt ein besseres Funktionieren
des Rückgewinners,
der daher das Steigern des „Ziehens" des Ofens wie unten
erklärt
erlaubt.
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Das
Rauchgasvolumen in dem Ofen hängt
direkt mit dem Druck in dem Ofen zusammen (der minimal bleiben muss):
Das
Steigern der in dem Ofen gelieferten Wärmeleistung unter Beibehalten
von Luft als Verbrennungsmittel würde effektiv eine Steigerung
des Volumens der Rauchgase in dem Ofen und daher eine Steigerung
des Drucks in dem Ofen bewirken, was zu Beschädigungsgefahren des Ofen führen würde, die
bis zu seiner Zerstörung
gehen können.
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Die
Umsetzung der Erfindung kann je nach zu verwirklichendem Ziel auf
verschiedene Arten erfolgen, die unten dargelegt werden:
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Konstante stündliche
Produktion:
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Der
Einsatz der Erfindung mit dem gleichen Ziehen (konstante Stundenproduktion
des wiedererhitzten Metalls) wird dank der Installation von Brennern
für sauerstoffhaltigen
Brennstoff in der betreffenden Zone durchgeführt, indem man diese Brenner
für sauerstoff haltigen
Brennstoff mit einer gegebenen Leistung (Poxy) funktionieren
lässt,
während
man die Leistung der Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff der anderen Erhitzungszonen von einer
Leistung mindestens gleich der Leistung der Brenner mit sauerstoffhaltigem
Brennstoff Poxy reduziert, jedoch zwei Mal
geringer als die Leistung Poxy verringert.
(Poxy < Leistungsverringerung < 2 Poxy).
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Die
Leistung der Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff in dem modifizierten Ofen ist daher
gleich der ursprünglichen
Leistung für
Luft enthaltenden Brennstoff (vor dem Modifizieren des Ofens, das
heißt
Paero ref) minus αPoxy, wobei 1 < α < 2.
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In 5,
die die theoretischen Variationen von ΔT zwischen einer Verbrennung
nur mit Luft und einer Verbrennung in dem gleichen Ofen, bei dem
bestimmte Brenner durch Brenner mit reinem Sauerstoff ersetzt wurden,
zeigt, bemerkt man, dass die zwei mit dem Temperaturunterschied ΔT verbundenen
Probleme gelöst sind.
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ΔTmax wird gesenkt, während ΔTfinal ebenfalls
gesenkt wird.
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Steigern der
stündlichen
Produktion
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5 zeigt
eine weitere Folge der Erfindung: Man kann die stündliche
Produktion steigern, indem man die Werte von ΔTmax und ΔTfinal so wie sie in dem Ofen sind beibehält, indem
man eine Verbrennung nur mit Luft verwendet. Diese Steigerung der
stündlichen
Produktion kann auf zwei Arten stattfinden: Steigern des Takts des
Ausziehens unter Beibehalten der Größe des wiedererhitzten Produkts
oder Beibehalten des Takts des Ausziehens und Steigern der Größe des wiedererhitzten
Produkts.
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Beibehalten
der Größe des Produkts
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Für ein gleiches
Produkt würde
die Steigerung des Zugs zu einer Steigerung des Ausziehtakts führen. Die
Verweilzeit in dem Ofen ist daher verringert, und die Temperaturen
des Produkts haben keine Zeit mehr, um sich zu homogenisieren: ΔTmax und ΔTfinal steigen, was ein Erhöhen des
Ziehens unmöglich
macht.
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Das
Umsetzen der Erfindung erlaubt es, ΔTmax und ΔTfinal zu verringern und erlaubt daher erneut
das Steigern des Ziehens. Die Werte ΔTmax und ΔTfinal kehren daher zu ihrem ursprünglichen
Wert zurück,
die stündliche
Produktion wurde jedoch gesteigert, und dies ohne zusätzlichen
Verbrauch an Energie.
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6 stellt
verschiedene mögliche
theoretische Fälle
mit verschiedenen Kurven dar. ΔT
= f (Position des Produkts in dem Ofen).
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Die
Kurve G stellt den Fall einer Verbrennung mit 100 % Luft dar (existierender
Ofen), die Kurve H stellt den gleichen Ofen ausgestattet mit Brennern
für sauerstoffhaltigen
Brennstoff dar, die das Steigern der Produktion erlauben, und die
Kurve I stellt den gleichen Ofen ausgestattet mit Brennern für sauerstoffhaltigen Brennstoff
dar, die es erlauben, eine konstante Produktion beizubehalten, aber ΔTmax und ΔTfinal zu senken.
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Steigern der
Größe der Produkte
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Ein
weiteres Mittel zum Steigern der stündlichen Produktion besteht
darin, die Größe der Produkte
bei konstantem Ausziehtakt zu steigern. Die Folgen sind gleich wie
die oben beschriebenen. Wenn die Größe der Produkte steigt, wird
die charakteristische Zeit der Leitung modifiziert, und die Temperaturunterschiede werden prägnanter; ΔTmax und ΔTfinal steigen, wenn die Verbrennung nur mit
Luft erfolgt. Die Umsetzung der Erfindung erlaubt es erneut, zuerst
diese Werte zu senken und daher Produkte mit größerer Größe zu behandeln (wieder zu
erhitzen).
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1. Beispiel:
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In 3 wurde
die Umsetzung der Erfindung an einem Ofen für Knüppel mit Balken auf der Sohle
dargestellt, wobei der Ofen eine Leistung von etwa 30 MW, ein Ziehen
von 92 t/h hat. Der Ofen besteht aus einer stromaufwärtigen Zone 5,
die die erste Hälfte
des Ofens bildet, und einer stromabwärtigen Zone 6, die
die zweite Hälfte
des Ofens belegt.
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Die
Produkte 8 treten in den Ofen 1 durch den Eingang 2 ein
und bewegen sich von rechts nach links in der Figur zum Ausgang 3.
Die Brenner für
Luft enthaltenden Brennstoff der stromabwärtigen Zone 6 wurden beibehalten,
während
mehrere Brenner für
sauerstoffhaltigen Brennstoff 11 auf etwa der Hälfte der
stromaufwärtigen
Zone 5 installiert wurde, (der Hälfte, die der stromabwärtigen Zone 6 näher liegt).
Die Rauchgase zirkulieren von dem Ausgang zu dem Eingang im Gegenstrom
zu den Produkten 8, die daher bei ihrer Berührung vorgewärmt werden.
Die Rauchgase werden von dem Kamin 4 abgleitet.
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Die
folgenden Ergebnisse wurden an diesem Ofen erzielt
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Bei
gleicher verbrauchter Leistung gewinnt man mit vier Brennern für sauerstoffhaltigen
Brennstoff, die regelmäßig über die
stromabwärtige
Hälfte
der stromaufwärtigen
Zone, nämlich über die
Hälfte,
die der ersten existierenden Heizzone für Luft enthaltenden Brennstoff
(oder stromabwärtige
Zone des Ofens) am nächsten liegt,
verteilt sind, etwa 10 % an Zug und senkt man den Koeffizienten ΔT um 50 %,
während
eine Steigerung von 20 % des Zugs trotz allem ein Senken des Werts
des Koeffizienten ΔT
der Produkte um etwa 20 % erlaubt.
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Bei
Gesamtproduktionskosten von 100 in dem Referenzfall (Luft) für einen
Zug von 92 Tonnen/Stunde) inklusive der Wiedererhitzungskosten und
des Walzens des Produkts) erzielt man ferner für den Fall eines Zugs mit Sauerstoff
von 110 t/h Kosten von 88, das heißt 12 Gewinn am Gesamtpreis
pro Tonne fertigem Produkt (zum Beispiel Handelswalzprodukte). Ferner
sind die NOx, die von dem Ofen in den Rauchgasen abgegeben werden,
je nach Fall um 10 bis 20 % geringer.
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In 9 ist
eine Experimentalkurve von ΔT
= f (Position in dem Ofen) für
den erfindungsgemäßen oben
beschriebenen Ofen dargestellt. Diese 9 entspricht
ganz und gar 5.
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2. Beispiel:
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4 stellt ein weiteres Umsetzungsbeispiel
der Erfindung mit einem Brammenwiedererhitzungsofen dar. In 4 tragen die gleichen Elemente wie die
der 3 die gleichen Bezugszeichen. Bei diesem Typ von existierenden Öfen (4a)
umfasst die stromaufwärtige
Zone 5 des Ofens bereits eine Aufwärmzone 6, die von
Brennern für
Luft enthaltenden Brennstoff gemäß den Anordnungen
der 4a gespeist werden.
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Indem
man die Brenner 10 (4a) durch
die Brenner 11 (4b) ersetzt,
stellt man auch hier eine Verringerung des ΔT der Produkte in der Größenordnung
von 30 % für
eine Steigerung des Zugs, die bis zu 50 % gehen kann, wenn die gesamte
verbrauchte Leistung beibehalten wird, fest. Die Anordnung der Brenner 11 folgt
den oben für
die Installation von Brennern für
sauerstoffhaltigen Brennstoff dargelegten Regeln.