SE532567C2 - Förfarande för värmning i en industriugn - Google Patents
Förfarande för värmning i en industriugnInfo
- Publication number
- SE532567C2 SE532567C2 SE0702774A SE0702774A SE532567C2 SE 532567 C2 SE532567 C2 SE 532567C2 SE 0702774 A SE0702774 A SE 0702774A SE 0702774 A SE0702774 A SE 0702774A SE 532567 C2 SE532567 C2 SE 532567C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- heating
- heating effect
- temperature
- furnace
- time
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 8
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 240000002989 Euphorbia neriifolia Species 0.000 description 1
- AZFKQCNGMSSWDS-UHFFFAOYSA-N MCPA-thioethyl Chemical group CCSC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1C AZFKQCNGMSSWDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001440806 Tyta Species 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/70—Furnaces for ingots, i.e. soaking pits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
- F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
25 30 532 5G? Nackdelen med ett sådant angreppssätt är att en mycket god marginal ofta måste tas till för att säkerställa att tempera- turskillnaderna inne i materialet inte blir för stora, uppvärmningstiden ofta blir onödigt lång. varför Anledningen till detta är bland annat att själva genomförandet av processen medför flera osäkerhetskällor samt att man ofta inte helt känner till den ursprungliga temperaturfördelningen hos mate- rialet. Detta leder till ökad energi- och tidsåtgång, därmed följande ökade kostnader och miljöbelastningar. med Dess- utom kan sådana långa uppvärmningstider få till följd att materialet skadas, till exempel genom överdriven oxidation, något som naturligtvis fördyrar och komplicerar förfarandet.
Föreliggande uppfinning löser ovanstående problem.
Således hänför sig föreliggande uppfinning till ett förfaran- de för satsvis värmning av ämnen eller göt i en industriugn med hjälp av åtminstone en brännare, i vilken ugn den in i ugnen kontinuerligt införda värmningseffekten regleras med hjälp av en regulator som har ugnsatmosfärens temperatur som inparameter, vilken temperatur mäts med hjälp av en tempera- turmätanordning, där regulatorn bringas att reglera värmning- en i åtminstone ett första uppvärmningssteg och ett efterföl- jande andra temperaturutjämningssteg, och utmärks av att den momentana värmningseffekten mäts löpande, av att värmningsef- fektens derivata med avseende på tiden beräknas löpande, av att värmningen avbryts när ett huvudvillkor, nämligen att denna derivata faller inom. ett förutbestämt intervall, är uppfyllt, under förutsättning att värmningen vid denna tid- punkt befinner sig i det efterföljande andra temperaturutjäm- ningssteget, och av att intervallet innefattar värdet O och 10 15 20 25 30 532 567 är valt så att götet inte värms längre än nödvändigt men samtidigt uppnår tillräcklig temperaturhomogenitet.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till en exemplifierande utföringsform av uppfinningen och de bifogade ritningarna, av vilka: - Figur 1 översiktligt visar en industriugn, i vilken uppfin- ningens förfarande tillämpas; och - Figur 2 visar en samling av fyra principiella och förenkla- de grafer, som förklarar uppfinningens förfarande.
Figur l visar en industriugn 1, i vilken ett göt 2 är anord- nat för att värmas satsvis. Emellertid skall det inses att uppfinningens förfarande även kan användas i ugnar, där slabs och ämnen av olika slag värms. Uppfinningens förfarande an- vänds fördelaktligen även för satsvis värmning av flera göt, ämnen eller slabs samtidigt.
Industriugnen 1 innefattar minst en brännare 3, upp ugnens 1 atmosfär. som värmer Brännaren eller brännarna 3 kan exem- pelvis drivas med hjälp av gasformigt eller flytande bränsle och luft eller syrgas som oxidant, men andra driftskonfigura- tioner kan också användas. En speciellt föredragen brännare är en så kallad oxyfuelbrännare, vars oxidant består av åt- minstone 80% syrgas.
I ugnen 1 är även minst en temperaturmätanordning 4 anordnad, som mäter temperaturen hos ugnsatmosfären och matar denna som inparameter till en regulator 5 av PID-typ Integrerande, (Proportionell, Deriverande). Denna regulator 5 alstrar en utsignal i. fonn av en önskad värmningseffekt hos brännaren eller brännarna 3. Utsignalen matas till en flödesregulator 10 15 20 25 30 532 567 6, som översätter den önskade värmningseffekten till ett visst flöde av bränsle och oxidant, vilket flöde matas från flödesregulatorn 6 till brännaren eller brännarna 3.
Utsignalen från regulatorn 5 är i allmänhet mindre volatil än det resulterande flödet från flödesregulatorn 6, flödesregulatorn 6, eftersom till skillnad från regulatorn 5, bland annat måste ta hänsyn till brännarens eller brännarnas 3 driftsbegränsningar. Således utgör det från flödesregulatorn 6 resulterande flödet en approximation till regulatorns 5 ideala utsignal.
Brännaren eller brännarna 3 värmer ugnsatmosfären, tur värmer götet 2. som i sin Figur 2 visar fyra principiella och förenklade, grafer, förklarande där X-axelns skala är identisk för alla fyra grafer och anger tiden. Vid tiden To förs götet 2 in i ugnen 1.
Värmebehandlingen är uppdelad i två steg, häri benämnda ett första uppvärmningssteg respektive ett andra uppvärmningssteg alternativt ett andra temperaturutjämnande steg. Under upp- värmningssteget är effekten hos brännaren 3 förhållandevis hög, vilket syftar till att snabbt värma upp ugnsatmosfären.
Under det temperaturutjämnande steget regleras effekten kon- tinuerligt, med hjälp av PID~regulatorn 5, i syfte att så snabbt som möjligt uppnå en tillräckligt jämn temperaturför- delning i götet 2.
Den översta grafen visar tidsutvecklingen för temperaturen Tug» i ugnens l atmosfär, temperaturen 'Byta på götets 2 yta i götets 2 centrum. Dessutom visas, som en streckad horisontell linje, den önskade sluttemperatu- samt temperaturen Tmxt 10 15 20 25 30 532 5G? ren Tbör. I föreliggande utföringsform är ugnsatmosfärens temperatur Tug, högre än götets 2 yttemperatur Tyra vid infö- randet av götet 2 i ugnen l. Således sjunker ugnsatmosfärens för att efter en viss tid åter öka som en konsekvens av värm- temperatur Tugn initialt genom götets 2 kylande effekt, ningseffekten från brännaren eller brännarna 3.
Den näst översta grafen visar tidsutvecklingen för den av brännaren eller brännarna 3 momentant avgivna effekten P, samt en rak, horisontell linje Pvillko, som representerar ett avbrottsvillkor. Såsom visas i grafen är brännarens eller brännarnas 3 värmningseffekt P under uppvärmningssteget in- ställd vid ett förhållandevis högt, konstant läge. Syftet med detta är att snabbt få upp temperaturen Tugn och götets 2 temperaturer inför det temperaturutjämnande steget, börjas vid tiden 131. som pà- Under det temperaturutjämnande steget regleras P genom att PID-regulatorn 5, med TW, som inparameter, via sin utsignal, reglerar flödesregulatorn 6, som i sin tur reglerar flödet av bränsle och oxidant till brännaren eller brännarna 3, i syfte att så snabbt som möjligt nå den önskade sluttemperaturen Thor. När Tugn har stabiliserat sig tillräckligt nära Tbö, kan man sluta sig till att även götets 2 yttemperatur Tyra, samt dess centrumtemperatur Tmitt, har uppnått tillräckliga och tillräckligt homogena temperaturer .
Således mäts TW, och matas som inparameter till PID- regulatorn 5, vilken i sin tur, genom reglering av flödesre- gulatorn 6, indirekt reglerar värmningseffekten P. Reglering- en syftar, på konventionellt sätt, till att så effektivt som möjligt få Tug, att svänga in mot den önskade sluttemperaturen Thör- 10 15 20 25 532 56? Den nedersta grafen visar tidsutvecklingen för den ackumule- rade av brännaren eller brännarna 3 avgivna värmeenergin PAck, samt en rak, horisontell linje PAckfi¿Uw, som represen- terar ett avbrottsvillkor.
I den översta grafen visas att götets 2 yttemperatur Twa och dess centrumtemperatur Tmxt ökar olika snabbt under uppvärm- ningen. Pà grund av värmeledningen ökar Tys Snabbare än Tmxt.
Beroende bland annat på olika ugnskonfigurationer och olika dimensioner på det värmda materialet, uppvärmning olika markant. tiden T2, är denna skillnad i Gemensamt är dock att det vid när götet 2 tas ut ur ugnen 1, är önskvärt att skillnaden mellan Tyu och Tmnt skall vara mindre än ett visst förutbestämt värde, för att undvika de ovan beskrivna proble- men vid efterföljande bearbetningssteg.
Istället för att låta uppvärmningsförloppet löpa under_ så lång tid att man är säker på att tillräcklig temperaturutjäm- ning föreligger, löser föreliggande uppfinning detta problem genom att undersöka beteendet hos kurvan P.
I enlighet härmed observeras värdet P kontinuerligt och dess tidsderivata dP/dt beräknas.
Brännarens eller brännarnas 3 momentant avgivna effekt P kan mätas på flera olika sätt. För det första kan P mätas indi- rekt genom att observera regulatorns 5 utsignal. I detta fall erhålls ett idealt, önskat värde för P, som inte nödvändigt- vis överensstämmer med den momentant verkligen avgivna effek- ten i ett visst ögonblick. Å. andra sidan är detta ideala värde ett mått på den önskade brännareffekten givet den aktu- ella utvecklingen för ugnstemperaturen Tug. Av skäl som be- 10 15 20 25 532 557 skrivs ingående nedan är därför detta sätt att mäta P i vissa utföringsformer föredraget enligt föreliggande uppfinning.
För det andra kan effekten P mätas genom att mäta flödet från flödesregulatorn 6, antingen med hjälp av en flödesmätare eller genom att avläsa flödet direkt från flödesregulatorn 6.
Denna alternativa mätmetod ger ett mätvärde som bättre över- ensstämmer med den faktiskt momentant avgivna effekten från brännaren eller brännarna 3, men innehåller å andra sidan mer brus i förhållande till den av regulatorn 5 beräknade, önska- de effekten.
Den näst nedersta grafen visar tidsutvecklingen för dP/dt, Samt två raka, dP/dtvillkorz, vilka tillsammans representerar ett avbrottsvillkor. horisontella linjer dP/dtw¿DwÉ, Såsom inses från kombinationen av de näst översta och näst nedersta graferna är dP/dt i föreliggande utföringsexempel initialt ungefärligen noll, för att genom en inte nödvändigtvis konti- nuerlig övergàng vid tiden T1 gå från det första uppvärm- ningssteget och in i fasen. med PID-reglering, andra uppvärmningssteget. det Under denna fas kommer derivatan dP/dt att förändras i enlighet med PID-regleringen beträffan- de P. d.v.s.
Det har överraskande visat sig att det går att utforma erfa- renhetsmässigt grundade villkor beträffande dP/dt och på så vis med god noggrannhet uppskatta vid vilken tidpunkt T2 uppvärmningsförfarandet kan avbrytas och götet 2 tas ut ur ugnen 1. för efterföljande bearbetningssteg, utan att värma götet 2 onödigt länge och samtidigt uppnå tillräcklig tempe- raturhomogenitet i götet 2.
I enlighet härmed väljs enligt föreliggande uppfinning tiden T; som den tidpunkt, där ett huvudvillkor är uppfyllt, med 10 20 25 532 567 andra ord den tidpunkt där dP/dt faller inom ett visst förut- bestämt intervall {dP/dtW¿nmQ, dP/dtw¿nwf], bestämt på basis av erfarenhet och beroende av en mängd faktorer, såsom det värmda materialets dimensioner och form, antalet ugnstypen, regulatorns 5 samt flödesregulatorns 6 egenskaper, önskad högsta temperaturskillnad mellan Twa och Tmüt, och så Vidare . [dP/dtvillkorl; brännare, Företrädesvis är intervallet dP/dtvn¿mm2] symmetriskt kring dP/dt = 0.
För att undvika att värmningsförfarandet avbryts för tidigt måste det dessutom säkerställas att förfarandet har nått det temperaturutjämnande andra uppvärmningssteget. Detta enligt en exemplifierande utföringsform göras genom att till- kan se att två bivillkor samtidigt är uppfyllda.
Ett första bivillkor är att det absoluta värdet av P måste understiga ett visst första förutbestämt värde Pw¿nm,. Det är föredraget att detta första förutbestämda värde Pwlumr väljs så att det understiger värdet för P under den initiala fasen eller en tidig fas, mellan TO och T1, för att undvika att uppvärmningsförfarandet avbryts redan under det första upp- värmningssteget, Ett andra bivillkor är att den sammanlagt tillförda värm- ningsenergin PAck måste överskrida ett visst andra förutbe- stämt värde PAckvU¿mu. Detta andra förutbestämda värde PAck~ vnlmm väljs, för att undvika för tidig avbrytning av uppvärm- ningsförfarandet, företrädesvis så att det överstiger den minsta energimängd som teoretiskt krävs för att värma götet 2 till den önskade sluttemperaturfördelningen med den önskade minsta temperaturhomogeniteten och med en för systemet lämp- lig verkningsgrad, 10 15 20 25 532 SE? Det inses att syftet med det andra bivillkoret är att undvika för tidigt avbrott av uppvärmningsförfarandet och att detta syfte uppnås genom att inte tillåta sådant avbrott innan en minsta mängd värme tillförts. Således approximativa och/eller indirekta mått på PAck användas för att avgöra huruvida det andra bivillkoret är uppfyllt eller inte. Exem- kan pelvis kan tiden från uppvärmningsförfarandets början mätas och, givet att P som funktion av tiden är approximativt känd, denna tid användas sonx approximativt och indirekt. mått på PAck. att På liknande sätt kan många andra metriker användas för approximativt och/eller andra bivillkoret är uppfyllt, indirekt avgöra huruvida det såsom till exempel läget för bränsleventiler, uppmätta bränsletryck, etc.
Den sammanlagt tillförda värmningsenergin PAck mäts företrä- desvis indirekt, genom att nàta den sammantagna mängden i ugnen l infört bränsle sedan värmningens början.
När de båda bivillkoren är uppfyllda vet man att värmnings- förfarandet befinner sig i temperaturutjämningsfasen mellan T1 och T2, d.v.s. i det Under denna fas befinner termisk jämvikt. Således har ugnsväggens temperatur i stor utsträckning stabiliserats, andra temperaturutjämnande steget. sig ugnen 1 i en form av dynamisk liksom graden av värmeförluster genom väggen. Rökgaserna håller i princip konstant temperatur och strömning. I praktiken är det främst götet 2 som ändrar temperatur under denna temperaturutjämningsfas. Med andra ord är beroendet mellan P och Tmxt förhållandevis direkt, varför PID~regleringen av P får en förhållandevis entydig och för- dröjd effekt pà förändringen av Tmut. Omvänt kommer, pà grund av att PID-regleringen är en förutsägbar process under lik- formiga förhållanden, den genom PID-regleringen inducerade förändringen av P att vara beroende av förändringen över tid 10 15 20 25 30 532 557 10 av Tmxt, och vidare även av det momentana värdet för Twxt. På grund av dessa samband har det visat sig att det är möjligt att använda värdet på dP/dt för att förutse när värdet för Tmnt överskrider ett visst värde.
Detta kan inses genom att betrakta ett något förenklat ut- tryck för den totalt tillförda effekten Pmt uttryckt som en funktion av ett uppvärmt göts ytarea A, värmekonduktiviteten hos det uppvärmda materialet K, avståndet AD mellan materia- lets yta och dess mittpunkt och temperaturskillnaden AT mel- lan ytan och. mitten och vid. den ovan beskrivna dynamiska jämvikten, d.v.s. när det uppvärmda materialets yttemperatur har uppnått den slutliga temperaturen i ugnen: AÄAT Pm! :Pmaáeríal +Pförhß1er =*__- +f}wmwf där Pmeflßl respektive Pfiuhwu är de delar av den totalt till- förda effekten som överförs till materialet i form av värme- energi respektive försvinner ur systemet i form av förluster.
Vid dynamisk jämvikt byggs Pflßhmæ, upp av två komponenter.
Dels förekommer förluster i form av värmeenergi i de utgående rökgaserna.
Dels Dessa är approximativt linjärt beroende av Pmt. förekommer övriga förluster, vilka är approximativt konstanta över tiden vid dynamisk jämvikt eftersom tempera- turbetingelserna är approximativt konstanta över tiden i ugnen förutom inne i själva det uppvärmda materialet, beskrivs ovan. såsom Vidare är A, Ä samt AD approximativt konstanta under hela uppvärmningsförloppet, varför Emwnnl väsentligen är en funk- tion av AT. I själva verket har det visat sig att det vid den 10 20 25 30 532 557 ll ovan beskrivna dynamiska jämvikten gäller att derivatan av Pmterial med avseende på tiden approximativt är en linjär funk- tion av AT, nedan benämnd F(AT) .
Med andra ord gäller vid dynamisk jämvikt att: dPnu ___ dpmazeriat dpföfiflfl" dPux dPm: T NT ___1_% d! _ d! + dt ~F(AT)+k, d: => d: sia/ir» m,,,~ ,,,, k: d: , där k; och k; är konstanter och eftersom F(A'I') är en approxi~ mativt linjär funktion. Eftersom Tyta är känd och konstant när den ovan beskrivna dynamiska jämvikten råder, kan således tidsderivatan av Ptot användas för att approximativt beräkna temperaturen Tmitt i mitten av det uppvärmda materialet.
Eftersom de specifika driftsbetingelserna kan vara så pass olika visar det sig slutligen att det är enklare att använda erfarenhetsmässigt grundade avbrottsvillkor än matematiskt beräknade dito. Därför är ovanstående härledning främst av- sedd att förklara principen bakom föreliggande uppfinning.
I Figur 2 illustrerar den streckade ytan det område där de båda bivillkoren är uppfyllda. Vid tiden T; är även huvud- villkoret uppfyllt och värmningen kan således avbrytas.
På grund av de i verkligheten varierande driftsvillkoren och i allmänhet varierande betingelser som förekommer under värm- ning av material i industriugnar, kommer PID-regleringen av P att ha en relativt hög varians. Såsom beskrivs ovan kommer denna varians att vara något högre i det fall P mäts vid flödesregulatorn 6 snarare än vid regulatorn 5. 10 15 20 25 30 582 56? 12 Som helhet kommer med andra ord P att variera som en relativt jämn funktion med ökande, negativ derivata under tidsperioden mellan T; och T2, men med en mer eller mindre kraftig bruskom- ponent. Denna bruskomponent kan i förekommande fall filtreras bort genom att medelvärdesbilda P över ett på den aktuella tillämpningen beroende antal mätpunkter, 10 mätpunkter. företrädesvis minst och föredraget, att làta det antal punkter som används vid medelvärdesbildningen vari- Det är även möjligt, era som en funktion av hur kraftig variansen hos P är momen- tant. Således används fler punkter vid medelvärdesbildningen vid hög nmmentan varians och omvänt färre punkter vid làg momentan varians. Exempelvis kan variansen vara lägre under början zur det temperaturutjämnande andra uppvärmningssteget och högre under dess slutskede. I den näst nedersta grafen över dP/dt har för tydlighets skull, syfte, och i. exemplifierande funktionen medelvärdesbildats över 10 historiska mät- punkter för P.
Dessutom kan det exempelvis finnas större anledning att me- delvärdesbilda över fler punkter i det fall P mäts vid flö- desregulatorn 6. Det av flödesregulatorn 6 reglerade flödet av bränsle och oxidant innehåller, såsom beskrivits ovan, en ytterligare bruskomponent i förhållande till den av regula- torn 5 alstrade utsignalen. En anledning till detta är att flödesregulatorn 6 i. vissa tillämpningar reglerar brännaren eller 'brännarna 3 till att värma ugnen 1 genom ett till- /frànförfarande. Detta kan exempelvis bero på att brännaren eller brännarna 3 har en minsta effekt, som överskrider den av PID-regulatorn 5 föreskrivna värmningseffekt, avges som skall till ugnsatmosfären vid ett visst givet tillfälle. I detta fall reglerar exempelvis flödesregulatorn 6 brännaren eller brännarna 3 till att vara tillslagen eller tillslagna under en viss tidsperiod, därefter vara frånslagen eller 10 15 25 30 533 55? 13 frànslagna och upprepar sedan detta förfarande så att den genomsnittligt avgivna effekten blir den av PID-regulatorn 5 föreskrivna under varje given tidsperiod. Denna metod kallas pulsbreddsmodulering.
Det är även möjligt att flödesregulatorn 6 använder konstanta tider för det till- respektive frånslagna läget och istället varierar brännarens eller brännarnas 3 effekt under det till- slagna läget och pà så vis uppnår samma korrekta genomsnitt- liga värmningseffekt. Detta kallas pulshöjdsmodulering.
Andra moduleringstekniker är även möjliga, exempelvis en kombination av pulsbreddsmodulering och pulshöjdsmodulering, för att uppnå en genomsnittlig momenten uppvärmningseffekt, som överensstämmer med den av PID-regulatorn 5 föreskrivna under en viss given tidsperiod.
Vid användning av sådan modulering, i kombination med att P mäts vid flödesregulatorn 6, värdesbilda kan man också med fördel medel- kurvan P över ett antal mätpunkter, åstadkomma en .motsvarande kontinuerlig funktion, dP/dt kan beräknas. för att ur vilken På samma sätt som ovan används företrä- desvis minst l0 mätpunkter vid medelvärdesbildningen, men det är även föredraget att variera antalet mätpunkter som en funktion av variansen hos P. Exempelvis kommer med stor san- nolikhet moduleringen att vara kraftigare eller mer markant under värmningsförfarandets slutskede, när Tmitt närmar sig sin önskade sluttemperatur.
Regulatorn 5 är i föreliggande utföringsexempel av PID-typ, men det skall inses att även andra typer av regulatorer kan vara användbara vid tillämpningen av föreliggande uppfinnings förfarande. I sådana fall kan föreliggande uppfinnings krite- 10 15 20 25 30 532 567 14 rier för att avbryta värmningen behöva modifieras för att passa de aktuella förutsättningarna. Exempelvis kan det vara nödvändigt att även undersöka andraderivatan med avseende pà tiden för värmningseffektkurvan i det fall där en använd regulator kan åstadkomma en insvängning av ugnstemperaturen, där värmningseffektens derivata är noll en eller flera gånger innan ugnstemperaturen slutligen svänger in mot sitt slutgil- tiga värde.
Således åstadkommer föreliggande uppfinning ett förfarande, som gör det möjligt att med större säkerhet kunna avbryta ett värmningsförfarande i en industriugn vid tillräcklig tempera~ turjämnhet i nmterialet, utan behov av att fortsätta värm- ningsförfarandet onödigt länge med de därmed förknippade nackdelarna i. termer av långa värmningstider, höga energi~ kostnader och materialskador. Dessutom är investeringskostna- den för att tillämpa föreliggande uppfinning på befintliga industriugnar låg, dà nödvändiga givare eller motsvarande anordningar för att mäta eller observera avgiven effekt och ugnstemperatur ofta redan finns installerade. I dessa fall räcker det därför med att implementera själva avbrottsvillko- ret, vilket kan åstadkommas till förhållandevis ringa kost- nad.
Ovan har exemplifierande utföringsformer beskrivits. Emeller- tid kan uppfinningen varieras utan att frångå uppfinningen.
Därför skall föreliggande uppfinning inte anses begränsad av dessa exemplifierande utföringsformer, utan kan varieras inom de bifogade patentkravens ram.
Claims (1)
1. 0 15 20 25 30 532 55? 15 P 1! T E N T 'K IR lå V 10 Förfarande för satsvis värmning av ämnen eller göt (2) i en industriugn (1) (3) , införda ~värmningseffekten (P) med hjälp av åtminstone en brännare i vilken ugn (1) den in i ugnen (1) kontinuerligt regleras med hjälp av en (Tagg) mäts med hjälp regulator (5) som har ugnsatmosfärens temperatur som inparameter, vilken temperatur (13%) (4), där bringas att reglera 'värmningen i. åtminstone ett första uppvärmningssteg och ett efterföljande andra temperatur- utjämningssteg, av en temperaturmätanordning regulatorn (5) k ä n n e t e c k n a t a v att den um- mentana värmningseffekten (P) mäts löpande, av att värm- ningseffektens (P) derivata med avseende på tiden (dP/dt) beräknas löpande, av att värmningen avbryts när ett hu- (dP/dt) faller < [dP/dtvillkorl, under förutsättning att värm- vudvillkor, nämligen att denna derivata inom ett förutbestämt CïP/dflviiikorz] ) f intervall är uppfyllt, ningen vid denna tidpunkt befinner sig i det efterföljan- de andra temperaturutjämningssteget, och av att interval- let (Idp/dcvillkorl, dP/dcvinkoål) är valt så att götet (2) innefattar värdet 0 och inte värms längre än nödvändigt men samtidigt uppnår tillräcklig temperaturhomogenitet. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t att värmningen anses befinna a.v sig i det efterföljande andra temperaturutjämningssteget ifall såväl ett första bivillkor, nämligen att den absoluta momentana värmnings- effekten (P) underskrider ett första förutbestämt värde (Pvfl¿mn), som att ett andra bivillkor, nämligen att den i ugnen (1) sedan värmningens början sammantaget införda värmeenergin (PAck) (pAckvillkor) r vudvillkor. överskrider ett andra förutbestämt värde är uppfyllda samtidigt som nämnda hu- 10 15 20 25 30 35 533 5G? 16 Förfarande enligt krav l eller 2, k å n n e t e c k n a t av att den momentana värmningseffekten (P) vid varje tidpunkt bestäms indirekt genom att löpande mäta mängden i industriugnen (l) infört bränsle per tidsenhet. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä. n n e t e c k n a t av att den momentana värmningseffekten (P) vid varje tidpunkt bestäms som en av regulatorn (5) beräknad, ideal och önskad värmningseffekt. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c: k n a t av att regulatorn (5) bringas att styra en flödesregu- lator (6) , som i sin tur bringas att styra den till indu- striugnen (l) tillförda värmningseffekten, och av att den momentana värmningseffekten (P) vid varje tidpunkt be- stäms som den av flödesregulatorn (6) utstyrda värmnings- effekten. Förfarande enligt krav 2, 3, 4 eller 5, att det första förutbestämda värdet utgörs av den in i ugnen (1) känne- tecknat av (Pvnlkor) under ett tidigt skede avgivna värmningseffekten eller ett lägre värde. Förfarande enligt något av kraven 2 - 6, tecknat känne- av att det andra förutbestämda värdet (PAckvimm) utgörs av den energi som teoretiskt minst krävs för att värma materialet (2) till den önskade slut- giltiga temperaturfördelningen eller högre med en för sy- stemet lämplig verkningsgrad. Förfarande enligt något av föregående krav, känna - t e c k n a. t a. v att variansen över tiden hos värm- ningseffekten (P) bringas att minskas med hjälp av en första medelvärdesbildning över flera pà varandra följan- 10 15 20 25 30 10. ll. lzfi 13. 532 567 17 de mätpunkter före beräkningen av värmningseffektens de- rivata med avseende på tiden (dP/dt). Förfarande enligt något av föregående krav, t e c k n a t att, k å n n e - a'v när pulsbreddsmodulering, puls- höjdsmodulering eller kombinationer av dessa används för att reglera den in i ugnen (1) (P), en motsvarande kontinuerlig värm- ningseffektfunktion beräknas, kontinuerligt införda värmningseffekten med hjälp av en andra me- delvärdesbildning över flera på varandra följande 'mät- punkter av värmningseffekten (P), och av att den motsva- rande kontinuerliga värmningseffektfunktionen används för beräkningen av derivatan (dP/dt). Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t a'v att den första och/eller andra medelvärdesbildningen över flera på varandra följande mätpunkter använder minst 10 på varandra följande punkter. Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t a v att den första och/eller andra medelvärdesbildningen över flera på varandra följande mätpunkter använder ett antal på varandra följande punkter, där antalet punkter varierar beroende pá värmeeffektens momentana varians över tiden. Förfarande enligt något av föregående krav, t e c k n a t k å n n e - a v att intervallet ([dP/dtvfl¿m”fi dP/dtVn¿mM2]) är symmetriskt kring O. Förfarande enligt något av föregående krav, t e c k n a t k ä n n e - a v att brännaren (3) är en oxyfuelbränna~ re.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0702774A SE532567C2 (sv) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Förfarande för värmning i en industriugn |
EP08171076.6A EP2071262B1 (en) | 2007-12-13 | 2008-12-09 | Method for heating in an industrial furnace |
RU2008149158/02A RU2008149158A (ru) | 2007-12-13 | 2008-12-12 | Способ нагрева в промышленной печи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0702774A SE532567C2 (sv) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Förfarande för värmning i en industriugn |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0702774L SE0702774L (sv) | 2009-06-14 |
SE532567C2 true SE532567C2 (sv) | 2010-02-23 |
Family
ID=40456992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0702774A SE532567C2 (sv) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Förfarande för värmning i en industriugn |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2071262B1 (sv) |
RU (1) | RU2008149158A (sv) |
SE (1) | SE532567C2 (sv) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2415560B1 (es) * | 2010-04-23 | 2014-09-17 | Gerdau Investigación Y Desarrollo Europa, S.A. | Procedimiento de control de hornos de calentamiento |
WO2011131802A1 (es) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Sidenor Investigación Y Desarrollo, S.A. | Procedimiento de control de hornos de calentamiento |
EP3314028B1 (en) | 2015-06-24 | 2020-01-29 | Novelis Inc. | Fast response heaters and associated control systems used in combination with metal treatment furnaces |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2788175A (en) * | 1955-05-12 | 1957-04-09 | James G Murray Jr | Furnace control system |
DE2808771C3 (de) * | 1978-03-01 | 1982-03-04 | Estel Hoesch Werke Ag, 4600 Dortmund | Verfahren zum Regeln eines Erwärmungsofens für Stahlblöcke |
-
2007
- 2007-12-13 SE SE0702774A patent/SE532567C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-12-09 EP EP08171076.6A patent/EP2071262B1/en not_active Not-in-force
- 2008-12-12 RU RU2008149158/02A patent/RU2008149158A/ru not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2071262A1 (en) | 2009-06-17 |
SE0702774L (sv) | 2009-06-14 |
RU2008149158A (ru) | 2010-06-20 |
EP2071262B1 (en) | 2016-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6222164B1 (en) | Temperature control system for a thermal reactor | |
US20120261090A1 (en) | Energy Recovery System and Method | |
TWI790533B (zh) | 控制送至加熱器之電力的系統及方法 | |
CN101433919B (zh) | 一种中厚板层流冷却控制方法 | |
TWI809475B (zh) | 用於提供針對電氣加熱器的可變調降控制之方法及系統 | |
SE532567C2 (sv) | Förfarande för värmning i en industriugn | |
CN205843350U (zh) | 一种网带式烧结炉 | |
JP2003025404A (ja) | 成形機 | |
CN109668326A (zh) | 一种基于pid算法的即热式动态温控制方法 | |
TW202225878A (zh) | 用以使用能量控制來控制電加熱器之方法及系統 | |
JP4703101B2 (ja) | プロセス制御方法 | |
CN207019486U (zh) | 应用于集中排烟式工业炉窑的精确控温装置 | |
JPH07180904A (ja) | 給湯装置 | |
TWI680265B (zh) | 熱水器之恆溫控制裝置及其恆溫控制方法 | |
JP2011179708A (ja) | ボイラ水位制御方法及び装置 | |
JPH0565883B2 (sv) | ||
JP3664125B2 (ja) | 制御装置、温度調節器および熱処理装置 | |
JP5316765B2 (ja) | 熱処理炉の雰囲気制御方法 | |
JP2011179749A (ja) | 熱処理設備 | |
CN201016574Y (zh) | 高温炉限流装置 | |
CN116857983A (zh) | 一种提高加热炉控制精度的前馈控制方法和系统 | |
CN109297314A (zh) | 应用于集中排烟式工业炉窑的精确控温装置 | |
JPH01252819A (ja) | 燃焼装置 | |
JPS639567B2 (sv) | ||
CN116221970A (zh) | 即热装置及其出水温度预测方法、预测装置、水处理设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |