NL8002186A

NL8002186A - WANOVEN.

Info

Publication number: NL8002186A
Application number: NL8002186A
Authority: NL
Original assignee: Bloom Eng Europa Gmbh
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1980-10-21
Also published as: IT7912550A0; LU82366A1; BE882761A; FR2454468A1; IT1124041B; JPS55145126A; DE3014383A1

Description

« ï T Tj/Se/Bloom 1«Ï T Tj / Se / Bloom 1

Aa

WanovenDesperate

De uitvinding heeft betrekking op wanovens, en meer in het bijzonder op de wanovens, die gebruikt worden · in de ijzer- en staalindustrie voor het verhitten van gie-telingen die gewalst moeten worden. De uitvinding stelt 5 een aantal verbeteringen voor in wanovens van het bovengenoemde type, met behulp waarvan de voordelen worden be-reikt van het verkorten van de verhittingstijd en het verminderen van het specifieke warmtegebruik, het bereiken van een maximum aan uniformiteit in de temperatuurverde-10 ling in de ovenkamer en in de verhitte gietelingen, het vergroten van het specifieke thermische rendement in de ovenkamer, het elimineren van verbrandingen aan het oppervlak van de behandelde lading, en in het bijzonder aan de extremiteiten van de gietelingen, het verminderen van af-15 schilferingen tengevolge van oxidatie, het vergroten van de levensduur van de oven en een juiste bepaling van het moment waarop de lading van de oven gereed is om afgevoerd te worden, d.w.z. van het moment, waarop de verhitte gietelingen gereed zijn voor het walsproces.The invention relates to furnaces, and more particularly to the furnaces used in the iron and steel industry for heating castings to be rolled. The invention proposes a number of improvements in furnaces of the above-mentioned type, with the help of which the advantages are achieved of shortening the heating time and reducing the specific heat consumption, achieving a maximum uniformity in the temperature distribution. furnace chamber and heated castings, increasing the specific thermal efficiency in the furnace chamber, eliminating burns on the surface of the treated load, and in particular on the extremities of the castings, reducing af-15 flaking due to oxidation, increasing the life of the oven and correctly determining when the oven load is ready to be removed, ie when the heated castings are ready for the rolling process.

20 Volgens de uitvinding heeft de wanoven aan ten minste één van de ovenkamerwanden tenminste één brander, die afwisselend en naar wens, met een stralingseffekt (vlamloze verbranding aan het oppervlak van de kegelvormig uitlopende poort .in het vuurvaste blok van de brander) dan 25 wel met een uitstromende, min of meer lange en laaiende vlam kan werken, waarbij regelmiddelen aanwezig zijn, die reageren op de temperatuur van de ovenwand die voorzien is van de brander, en de temperatuur van de ovenwand tegenover die brander, en welke automatisch en continu de soort en/of 30 lengte van de brandervlam regelen als een funktie van het temperatuurverschil tussen deze twee tegenover elkaar liggende ovenwanden. De regelmiddelen zullen de brander laten werken met een uitstromende vlam of de lengte van de vlam vergroten wanneer de temperatuur van de wand aan de 35 branderzijde lager is dan die van de tegenover liggende 800 2 1 86 0 -2- wand, en de brander met een stralingseffekt laten werken, of de lengte van de vlam verminderen wanneer de temperatuur van de wand aan de branderzijde hoger is dan die aan de tegenover liggende zijde. Dit kenmerk van de uitvinding 5 is gebaseerd op het feit, dat een met een stralingseffekt werkende brander een thermische gradient opwekt, die positief is , d.w.z. dat deze toeneemt van de wand aan de bran-derzijde naar de tegenover liggende wand van de ovenkamer toe, zodat de brander de tegenover liggende ovenwand ster-10 ker zal verhitten, terwijl een uitstromende vlam een negatieve thermische gradient opwekt, die sterk afneemt van de wand aan de branderzijde naar de tegenover liggende wand van de oven toe.According to the invention, the furnaces on at least one of the furnace chamber walls have at least one burner, which alternates and as desired, with a radiation effect (flameless combustion on the surface of the conical flared port in the refractory block of the burner) or can operate with an outflowing, more or less long and blazing flame, with control means present which react to the temperature of the furnace wall provided with the burner, and the temperature of the furnace wall opposite that burner, and which automatically and continuously control the type and / or length of the burner flame as a function of the temperature difference between these two opposed furnace walls. The control means will operate the burner with an outflowing flame or increase the length of the flame when the temperature of the wall on the burner side is lower than that of the opposite 800 2 1 86 0 -2 wall, and the burner with make a radiation effect work, or reduce the length of the flame when the temperature of the wall on the burner side is higher than that on the opposite side. This feature of the invention is based on the fact that a radiation effect burner generates a positive thermal gradient, ie it increases from the burner wall to the opposite wall of the furnace chamber, so that the burner will heat the opposite furnace wall more strongly, while an outflowing flame generates a negative thermal gradient, which greatly decreases from the burner side wall to the opposite furnace wall.

In combinatie met deze eigenschap of afzonderlijk 15 daarvan, verschaft de uitvinding een ovenverhittingssysteem dat onderbroken met impulsen werkt, d.w.z. de uitvinding verschaft een systeem dat werkt met verbrandingsperio-den bij een maximale verbranding en, daartussenin, verbran-dingsperioden met een verlaagde, of minimale, of in het ge-20 heel geen verbranding. Deze intermitterende of pulserende werking van het verhittingssysteem, d.w.z. van de ovenbrander of branders, kan optreden tijdens de gehele bewerkings-duur van de oven of slechts tijdens een gedeelte daarvan, gewoonlijk tijdens het laatste gedeelte daarvan; met andere 25 woorden, dit systeem kan betrekking hebben op de beginver- hittingsfase, de tussenliggende temperatuur instandhoudings-fase en de laatste vereffeningsfase, of de temperatuur in-standhoudings- en vereffeningsfase, of alleen de vereffeningsfase.In combination with this property or separately therefrom, the invention provides a pulsed furnace heating system, ie the invention provides a system that operates with combustion periods at maximum combustion and, in between, combustion periods with reduced, or minimum , or no combustion at all. This intermittent or pulsating action of the heating system, i.e. of the furnace burner or burners, can occur throughout the entire operating time of the furnace or only during a portion thereof, usually during the latter portion thereof; in other words, this system may relate to the initial heating phase, the intermediate temperature maintenance phase and the final equalization phase, or the temperature maintenance and equalization phase, or only the equalization phase.

30 De perioden van maximale verbranding en de perio den van een verminderde of minimale verbranding kunnen elke gewenste duur hebben, en kunnen ofwel periodiek of tijdens de werkzame cyclus van de oven worden ingesteld. Volgens een ander kenmerk van de uitvinding hebben tijdens de ver-35 effeningsfase alle maximale verbrandingsperioden' bij voorkeur dezelfde duur, terwijl de frequentie daarvan afneemt, d.w.z. de duur van de verbrandingsperiode met een verminderde of minimale verbranding wordt automatisch en geleidelijk 800 2 1 86 2 ί -3- vergroot, met'behulp van regelmiddelen, die in het bijzonder regelen op de oppervlaktetemperatuur van de lading in de oven of op een equivalente temperatuur en de regelmiddelen stellen daarbij een verbrandingsperiode met een maximale 5 verbranding in, telkens wanneer deze een bepaalde afwijking van die temperatuur detecteren ten opzichte van een ingestelde maximumwaarde.The periods of maximum combustion and the periods of reduced or minimum combustion can have any desired duration, and can be set either periodically or during the oven operating cycle. According to another feature of the invention, during the equalization phase, all maximum combustion periods preferably have the same duration, while the frequency thereof decreases, ie the duration of the combustion period with reduced or minimal combustion becomes automatic and gradually 800 2 1 86 2 enlarged, with the aid of control means, which in particular control the surface temperature of the load in the furnace or an equivalent temperature, and the control means thereby set a combustion period with a maximum combustion, each time when they have a certain detect deviation of that temperature from a set maximum value.

De uitvinding heeft ook betrekking op een bepaald type branderinrichting dat , afwisselend met een stralings-10 effekt en met een uitstromende lengte instelbare vlam kan werken, en op een speciale regelinrichting of regelaar voor het bereiken van de pulserende intermitterende werking van het ovenverhittingssysteem.The invention also relates to a specific type of burner device which can operate alternately with a radiation effect and an adjustable flame with an outflowing length, and to a special control device or controller for achieving the pulsating intermittent action of the furnace heating system.

De kenmerken van de uitvinding en de daaruit vol-15 gende voordelen zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, die als niet beperkend voorbeeld in de bijgevoegde tekeningen wordt getoond.The features of the invention and the ensuing advantages will become apparent from the following description of a preferred embodiment thereof, which is shown as a non-limiting example in the accompanying drawings.

Figuur 1 is een schematische langsdoorsnede van 20 een brander, die een vlam met instelbare eigenschappen opwekt, voor wanovens volgens de uitvinding.Figure 1 is a schematic longitudinal section of a burner generating a flame with adjustable properties for furnaces according to the invention.

Figuur 2 is een schema van een gedeelte van de regelschakeling voor een wanoven volgens de uitvinding.Figure 2 is a schematic view of part of the control oven for a desoil according to the invention.

Figuur 3 is een grafiek die de temperatuurgradi-25 ent toont tussen de ovenzijwand met de brander en de tegenover liggende wand, wanneer de brander met een stralingsef-fekt dan wel met een uitstromende vlam werkt.Figure 3 is a graph showing the temperature gradient between the furnace side wall with the burner and the opposite wall when the burner is operating with a radiation effect or an outgoing flame.

Figuur 4 is een grafiek, die de werking van het ovenverhittingssysteem toont als funktie van de tijd.Figure 4 is a graph showing the operation of the oven heating system as a function of time.

30 Figuur 5 is een grafiek, die het overeenkomende temperatuurgebied in de ovenkamer en de oppervlaktetemperatuur van de lading daarin toont als funktie van de tijd.Figure 5 is a graph showing the corresponding temperature range in the oven chamber and the surface temperature of the charge therein as a function of time.

In fig.l is een brander 1 volgens de uitvinding te zien voor het verhitten van wanovens, die in het bijzon-35 der bedoeld zijn voor het verhitten van ijzer- en staalpro-dukten, zoals gietehngen en dergelijke, en die op een tflam-loze wijze kan werken, met een warmtestraling afgevend vuurvast blok, d.w.z. met het zogenaamde stralingseffekt, dan wel met een uitstromende, min of meer lange en laaiende vlam.Fig. 1 shows a burner 1 according to the invention for heating furnaces, which are particularly intended for heating iron and steel products, such as castings and the like, and which are placed on a can work without means, with a heat-radiating refractory block, ie with the so-called radiation effect, or with an outflowing, more or less long and blazing flame.

8002186 -4-8002186 -4-

Een mogelijke uitvoeringsvorm van deze soort brander wordt in fig.l getoond, waarin twee het in de wand 3 van de ovenkamer 4 aangebrachte vuurvaste blok van de brander aangeeft, dat een kegelvormig uitlopende poort 5 5 omvat. Nummer 6 geeft de monds.tukpijp voor de gasvormige brandstof aan, welke pijp coaxiaal in de brander en de kegel 5 is geplaatst en waarvan het toevoerkanaal 106 voor de gasvormige brandstof in dwarsrichting daarmee is verbonden. Aan de buitenzijde van de branderkop 2 is een 10 verbrandingsluchtkast 7 aangebracht om de gasmondstukpijp 6 die gebruikt wordt wanneer de brander met een stralings-effekt werkt. De kast 7 is verbonden met het toevoerkanaal 107. Het mondstukorgaan 8 voor de turbulentie-opwekkende verbrandingslucht, waardoor de brander met stralingseffekt 15 werkt, omvat een ring met luchtkanalen 9 om het uitlaatein-de van het mondstukpijp 6 heen, waarbij die kanalen onder een hoek ten opzichte van de langsas van <È brander 1 staan. De hartlijnen van de luchtuitlaatkanalen 9 kunnen liggen op een ideaal kegelvormig oppervlak waarvan de hartlijn 20 ligt op de langsas van de brander en kunnen in een spiraalvorm liggen, of anders kunnen deze schuin staan ten opzichte van de branderhartlijn. In de gasmondstukpijp 6 is een mondstukpijp 10 aangebracht waarvan het uitlaateinde coaxiaal verloopt met het uitlaateinde van de gasmondstukpijp 25 6 waardoorheen een geschikt gedoseerd vlamverlengend gas geblazen kan worden. Dit gas kan ofwel verbrandingslucht zijn of een inert gas zoals stikstof of dergelijke.A possible embodiment of this type of burner is shown in Fig. 1, in which two indicates the refractory block of the burner arranged in the wall 3 of the oven chamber 4 and which comprises a conically flared port 5. Number 6 denotes the gaseous fuel nozzle, which is coaxially positioned in the burner and cone 5 and whose gaseous fuel feed channel 106 is connected transversely thereto. On the outside of the burner head 2, a combustion air box 7 is arranged around the gas nozzle pipe 6, which is used when the burner operates with a radiation effect. The box 7 is connected to the supply channel 107. The nozzle member 8 for the turbulence-generating combustion air, through which the burner operates with radiation effect 15, comprises a ring with air channels 9 around the outlet of the nozzle pipe 6, said channels under a angle to the longitudinal axis of <È burner 1. The centerlines of the air outlet channels 9 may lie on an ideal conical surface, the centerline 20 of which lies on the longitudinal axis of the burner and may be in a spiral shape, or else they may be inclined relative to the burner centerline. In the gas nozzle pipe 6, a nozzle pipe 10 is provided, the outlet end of which extends coaxially with the outlet end of the gas nozzle pipe 6 through which a suitably dosed flame-extending gas can be blown. This gas can be either combustion air or an inert gas such as nitrogen or the like.

In de in fig.2 getoonde uitvoeringsvorm wordt als vlamverlengend gas een evenredige hoeveelheid verbran-30 dingslucht gebruikt. De pijpen 10 en 107 zijn daarom elk verbonden via de respektieve luchtregelkleppen 11,12 met het kanaal 13 van een verbrandingsluchttoevoer ventilator 14. De luchtregelkleppen 11,12 kunnen bijvoorbeeld bestaan uit smoorkleppen, die worden bediend door de motoren 111 35 resp. 112. In het kanaal 13 van de verbrandingsluchtventi-lator 14 is een regelklep geplaatst, zoals b.v. een smoor-klep 15, die door een elektromotor 115 bediend wordt, en eveneens is een snelsluitende en snelopenende onderscheppende of afsluitklep 116 aangebracht, die b.v., ook de vorm 800 2 1 86 « -5- heeft van een smoorklep, en bediend wordt door een pneumatische of hydraulische cilinder. In het toevoerkanaal 13 van de verbrandingsluchtventilator 14 is ook een stromings-meetinrichting 17, b.v. van het Venturi type, aangebracht, 5 waarvan de betreffende omzetter 117 de gemeten waarde omzet in een elektrisch signaal.In the embodiment shown in Fig. 2, a proportional amount of combustion air is used as the flame-extending gas. The pipes 10 and 107 are therefore each connected via the respective air control valves 11,12 to the channel 13 of a combustion air supply fan 14. The air control valves 11,12 can for instance consist of throttle valves, which are actuated by the engines 111, 35, respectively. 112. In the duct 13 of the combustion air fan 14 a control valve is placed, such as e.g. a throttle valve 15, which is operated by an electric motor 115, and a quick-closing and quick-opening intercepting or shut-off valve 116 is also provided, which, for example, also has the shape 800 2 1 86 «-5- of a throttle valve, and is operated by a pneumatic or hydraulic cylinder. In the supply channel 13 of the combustion air fan 14 there is also a flow measuring device 17, e.g. of the Venturi type, of which the relevant converter 117 converts the measured value into an electrical signal.

Het gastoevoerkanaal 106 is met een geschikte bron van gasvormige brandstof verbonden via een snelsluiten-de en snel openende onderscheppende of afsluiterklep 18, — 10 b.v. in de vorm van een smoorklep, die bediend wordt door een hydraulische of pneumatische cilinder 118, en door een regelklep 19, zoals een smoorklep, die bediend wordt door een elektromotor 119 en via een stromingsmeetinrichting 20, b.v. van het Venturi type, waarvan de bijbehorende omzet-15 ter 120 de gemeten waarde omzet in een elektrisch signaal.The gas supply channel 106 is connected to a suitable source of gaseous fuel via a quick-closing and quick-opening interceptor or valve valve 18, e.g. in the form of a throttle actuated by a hydraulic or pneumatic cylinder 118 and by a control valve 19 such as a throttle actuated by an electric motor 119 and by a flow measuring device 20, e.g. of the Venturi type, of which the associated turnover-15 ter 120 converts the measured value into an electrical signal.

De motor 119 voor de gasregelklep 19 wordt bediend door een brandstof/luchtverhoudingregelaar 21, die door middel van het betreffende keuze-orgaan 121 ingesteld kan worden op een gewenste gas/verbrandingslucht verhouding en die 20 elektrische signalen ontvangt van de omzetters 117, 120 van de stromingsmaetinrichtingen 20,17 voor resp. gas en verbrandingslucht. De motor 115 van de luchtstromingsregel-klep 15 in het kanaal 13 van de verbrandingsluchtventilator 14 wordt in plaats daarvan bediend door een temperatuur-25 regelaar 22, die weer gekoppeld is met de omzetter 123 van het thermokoppel 23 of dergelijke die reageert op de temperatuur in de ovenkamer 4, of op de gemiddelde temperatuur van de de kamer omsluitende wanden. Wanneer de verbrandings-lucht-stroming door het kanaal 13 vanaf de ventilator 14 30 ingesteld is door middel van een regelklep 15 en de tempera-tuurregelaar 22, afhankelijk van het signaal van het thermokoppel 23, stelt de brandstof/luchtregelaar 21 door de brandstofregelklep 19 en de motor 119 dienovereenkomstig de stromingssnelheid door het brandstofkanaal 106 in, om de 35 bepaalde gas/luchtverhouding constant te houden.The engine 119 for the gas control valve 19 is operated by a fuel / air ratio regulator 21, which can be adjusted by means of the relevant selector 121 to a desired gas / combustion air ratio and which receives 20 electrical signals from the converters 117, 120 of the flow measuring devices 20.17 for resp. gas and combustion air. The motor 115 of the air flow control valve 15 in the duct 13 of the combustion air fan 14 is instead operated by a temperature controller 22, which in turn is coupled to the converter 123 of the thermocouple 23 or the like, which responds to the temperature in the oven chamber 4, or at the average temperature of the walls surrounding the chamber. When the combustion air flow through the duct 13 from the fan 14 30 is adjusted by means of a control valve 15 and the temperature controller 22, depending on the signal from the thermocouple 23, the fuel / air controller 21 adjusts through the fuel control valve 19 and the engine 119 accordingly enters the flow rate through the fuel channel 106 to keep the determined gas / air ratio constant.

De temperatuurregelaar 22 blijft werkzaam totdat de temperatuur B van het buitenoppervlak van de ovenlading de waarde BI bereikt, die ingesteld is op het keuze-orgaan 8002186 -6- 128 van de regelaar 28 (fig.5). Op dit npment komt de regelaar 28 automatisch in werking, en neemt de funktie van de regelaar 22 over. De regelaar 28 werkt samen met de omzetter 129 van een thermokoppel 29 of dergelijke, dat reageert 5 op de oppervlaktetemperatuur van de lading, en het thermokoppel is bedoeld om de oppervlaktetemperatuur van de lading op een constante waarde te houden tot aan het einde van de cyclus. De regelaar 28 regelt ook door het instellen van de luchtstromingregelklep 15 de snelheid van de verbran- — 10 dingsluchtstroming door het kanaal 13 vanaf de ventilator 14. Door middel van de regelklep 19 en de motor 119, regelt de brandstof/luchtverhoudingsregelaar 21 dienovereenkomstig de snelheid van de gasstroom door het kanaal 106, om de lucht/gasverhouding konstant te houden.The temperature controller 22 remains operative until the temperature B of the outer surface of the furnace charge reaches the value B1 set on selector 8002186-628 of controller 28 (FIG. 5). On this nment, the controller 28 is automatically activated, and the function of the controller 22 takes over. The controller 28 interacts with the converter 129 of a thermocouple 29 or the like, which responds to the surface temperature of the charge, and the thermocouple is intended to keep the surface temperature of the charge at a constant value until the end of the cycle . The controller 28 also controls the rate of combustion air flow through the duct 13 from the fan 14 by adjusting the airflow control valve 15. By means of the control valve 19 and the engine 119, the fuel / air ratio controller 21 controls the speed accordingly. of the gas flow through the channel 106, to keep the air / gas ratio constant.

15 Het hierboven beschreven regelsysteem is in het vak bekend en is slechts als voorbeeld beschreven om de werking van de brander duidelijker te maken . Een belangrijk punt voor de uitvinding is echter het feit, dat de door de schuine uitlaatkanalen 9 in het mondstukorgaan 8 toege-20 voerde verbrandingslucht een sterke wervelbeweging in de kegel 5 van het branderblok 2 veroorzaakt. Het gevolg hiervan is, dat wanneer de verbrandingslucht alleen of in overwegende mate door de onder een hoek staande uitlaatkanalen 9 in het mondstukorgaan 8 wordt toegevoerd, de brander 1 25 een stralingseffekt opwekt, vanwege de genoemde sterke turbulentie.The control system described above is known in the art and has been described by way of example only to make the operation of the burner more clear. An important point for the invention, however, is the fact that the combustion air supplied through the oblique outlet channels 9 into the nozzle member 8 causes a strong swirling movement in the cone 5 of the burner block 2. The consequence of this is that when the combustion air is supplied into the nozzle member 8 alone or predominantly through the angled outlet channels 9, the burner 1 generates a radiation effect, due to the said strong turbulence.

De uit de branderkegel 5 naar buiten stromende verbrande gassen hebben geen zichtbare lichtafgifte.The burnt gases flowing out of the burner cone 5 have no visible light emission.

Wanneer daarentegen verbrandingslucht ook of in sterkere 30 mate door de tussenpijp 10 wordt toegevoerd, bevordert deze verbrandingslucht de uitstoot van een vlam vanaf de kegel 5 van het vuurvaste blok in de brander 1 en daardoor het vormen van een uitstromende, in het algemeen laaiende vlam die uitsteekt tot in de ovenkamer 4. Het verschuiven van 35 het stralingseffekt naar een uitstromende vlam en omgekeerd, evenals het instellen van de vlamlengte kan worden bereikt door de evenredige hoeveelheid verbrandingslucht, de zgn. axiale lucht, die toegevoerd wordt door de tussen- 80 0 2 1 86 4 -7- pijp 10 te vergroten of te verkleinen, d.w.z./loor de verhouding van de verbrandingslucht, de zogenaamde wervelingen opwekkende lucht, die toegevoerd wordt door de kast 7 en het wervelmondstuk 8 , en de axiale verbrandingslucht die toege-5 voerd wordt door de tussenpijp te wijzigen.On the other hand, when combustion air is also supplied, or to a greater extent, through the intermediate pipe 10, this combustion air promotes the emission of a flame from the cone 5 of the refractory block into the burner 1 and thereby the formation of an outflowing, generally blazing flame which protruding into the oven chamber 4. Shifting the radiation effect to an outgoing flame and vice versa, as well as adjusting the flame length can be achieved by the proportional amount of combustion air, the so-called axial air, which is supplied by the intermediate 2 1 86 4 -7- pipe 10 to increase or decrease, ie / lor the ratio of the combustion air, the so-called vortex generating air, which is supplied by the box 7 and the vortex nozzle 8, and the axial combustion air which is is carried out by changing the intermediate pipe.

Voor dit doel worden de regelkleppen 11 en 12 in de lucht-toevoerleidingen 10 en 107 bediend. Deze regelkleppen 11 en 12 kunnen b.v. tegelijkertijd in tegengestelde richting worden bediend, d.w.z. één klep in de klepsluitrichting en — 10 de andere klep in de klep openingsrichting, en omgekeerd.For this purpose, the control valves 11 and 12 in the air supply lines 10 and 107 are operated. These control valves 11 and 12 can e.g. simultaneously operated in the opposite direction, i.e. one valve in the valve closing direction and the other valve in the valve opening direction, and vice versa.

De uitvinding is gebaseerd op de kennis dat de met een stralingseffekt werkende brander over de lengte L tussen de tegenoverelkaar liggende zijwanden 3,103 van de ovenkamer 4 een teraperatuursgradient GTR produceert , die 15 toeneemt vanaf de zijwand 3 aan de zijde van de brander 1, tot de tegenoverliggende zijwand 103, zoals in de grafiek van fig.3 wordt getoond. Een stralende vlam veroorzaakt daardoor een sterkere verhitting van de wand 103 tegenover de brander 1. Daarentegen veroorzaakt een uit de brander 20 stromende vlam een temperatuurgradient GTL , die afneemt van de zijwand 3 aan de zijde van de brander 1 naar de tegenover liggende zijwand 103 van de wanovenkamer 4 toe, zodat de vlam de zijwand 3 aan de zijde van de brander 1 sterker zal verhitten.The invention is based on the knowledge that the radiant effect burner along the length L between the opposing side walls 3,103 of the oven chamber 4 produces a teraperature gradient GTR, which increases from the side wall 3 on the side of the burner 1, to the opposite side wall 103, as shown in the graph of Fig. 3. A radiant flame thereby causes a greater heating of the wall 103 opposite the burner 1. On the other hand, a flame flowing from the burner 20 causes a temperature gradient GTL, which decreases from the side wall 3 on the side of the burner 1 to the opposite side wall 103 of the furnace chamber 4, so that the flame will heat the side wall 3 on the side of the burner 1 more strongly.

25 Om een uniforme verhitting van een wanoven te bereiken, d.w.z. een uniforme temperatuur van de wanden van de ovenkamer 4, verschaft de uitvinding daarom een tempera-tuurregelaar 24, die reageert op het temperatuurverschil tussen de twee tegenover liggende zijwanden 3 en 103 van 30 de wanovenkamer 4. Voor dit doel is deze temperatuurrege-laar 24 gekoppeld met de omzetter 126 van een thermokoppel 126 dat reageert op de temperatuur van de zijwand 3 van de ovenkamer 4, die aan de zijde van de brander 1 ligt, en met de omzetter 125 van een thermokoppel 25 dat reageert 35 op de temperatuur van de zijwand 103 tegenover de brander 1.Therefore, in order to achieve a uniform heating of a furnace, ie a uniform temperature of the walls of the oven chamber 4, the invention provides a temperature controller 24 which responds to the temperature difference between the two opposite side walls 3 and 103 of the furnace chamber 4. For this purpose, this temperature controller 24 is coupled to the converter 126 of a thermocouple 126 that responds to the temperature of the side wall 3 of the furnace chamber 4, which is on the side of the burner 1, and to the converter 125 of a thermocouple 25 that responds to the temperature of the side wall 103 opposite the burner 1.

De temperatuurregelaar 24 bestuurt de motoren 111, 112 voor het bedienen van de regelkleppen 11,12 in de kanalen 10,107 die de axiale verbrandingslucht resp. de turbulentie opwek- te -8- kende verbrandingslucht op een zodanig met elkaar verband houdende wijze wordt toegevoerd, dat, enerzijds, het evenredige gedeelte van de axiale lucht verminderd zal worden en het evenredige gedeelte van de turbulentie opwekkende 5 lucht overeenkomstig zal worden vergroot, wanneer de temperatuur van de zijwand 3 aan de branderzijde boven de temperatuur van de tegenoverliggende zijwand 103 toeneemt en, anderzijds, de evenredige hoeveelheid axiale lucht zal worden vergroot en de evenredige hoeveelheid turbulentie — 10 opwekkende lucht zal overeenkomstig worden verlaagd, wanneer de temperatuur van de zijwand 3 aan de branderzijde tot onder de temperatuur van de tegenover liggende zijwand 103 is gedaald. Het temperatuurverschil waarop de regelaar 24 in werking komt, kan ingesteld worden door middel van de 15 temperatuurkiesinrichting 124. De hierboven beschreven instelling van de axiale lucht ten opzichte van de turbulentie opwekkende lucht, gebaseerd op het temperatuurverschil tussen de twee tegenoverliggende zijwanden 3,103 geschiedt automatisch en continu tijdens de hele werkzame cyclus van de 20 oven, waardoor een zo groot mogelijke uniformiteit van de temperatuurverdeling in de ovenkamer 4 wordt verzekerd.The temperature controller 24 controls the motors 111, 112 to operate the control valves 11, 12 in the channels 10, 107, which supply the axial combustion air, respectively. the turbulence-generating combustion air is supplied in such a related manner that, on the one hand, the proportional portion of the axial air will be reduced and the proportional portion of the turbulence generating air will be correspondingly increased, when the temperature of the sidewall 3 on the burner side increases above the temperature of the opposite sidewall 103 and, on the other hand, the proportional amount of axial air will be increased and the proportional amount of turbulence-generating air will be correspondingly lowered, when the temperature of the side wall 3 on the burner side has fallen below the temperature of the opposite side wall 103. The temperature difference at which the controller 24 operates can be adjusted by means of the temperature selector 124. The setting of the axial air relative to the turbulence generating air described above, based on the temperature difference between the two opposite side walls 3,103, takes place automatically and continuously during the entire operating cycle of the oven, thereby ensuring the greatest possible uniformity of the temperature distribution in the oven chamber 4.

De brander 1 kan ook worden gevoed met vloeibare of poedervormige brandstof in welk geval geschikte wijzigingen in de constructie aangebracht moeten worden, die ech-25 ter voor de vakman voor de hand liggen.The burner 1 can also be fed with liquid or powdered fuel, in which case appropriate modifications to the construction must be made, which are obvious to the skilled person.

In fig.4 en 5 worden twee grafieken getoond, van de werkcyclus van de wanoven. In de grafiek van fig.4 is de werking van de oven 1 aangegeven als funktie van de tijd "t". De stromingssnelheid V van verbrandingslucht door 30 het kanaal 13 van de ventilator 14 , die als kenmerkende waarde genomen is voor de werking van de brander 1, is uitgezet op de ordinaat. Fig.5 toont de krommen A en B, die resp. de gemiddelde temperatuur in de ovenkamer 4 of van de wanden daarvai toont, en de oppervlaktetemperatuur van de j 35 lading in de oven. De temperatuur van de de lading omgevende il gassen wordt b.v. gebruikt als de kenmerkende waarde van de oppervlaktetemperatuur van de lading in de oven, en deze temperatuur wordt b.v. gemeten nabij de uitlaatopening van de de dampen uit de wanoven afvoerende pijp 27.In Figures 4 and 5, two graphs are shown, of the duty cycle of the oven. In the graph of fig. 4 the operation of the oven 1 is indicated as a function of the time "t". The flow rate V of combustion air through the channel 13 of the fan 14, which has been taken as a characteristic value for the operation of the burner 1, is plotted on the ordinate. Fig. 5 shows the curves A and B, respectively. shows the average temperature in the oven chamber 4 or the walls thereof, and the surface temperature of the charge in the oven. The temperature of the charge surrounding gases is e.g. used as the characteristic value of the surface temperature of the load in the oven, and this temperature is e.g. measured near the outlet of the pipe 27 discharging the vapors from the furnace.

8002186 -9-8002186 -9-

Het is algemeen bekend dat tijdens 'de opwarmfase Tl van de oven, de temperatuur A in de ovenkamer 4 of van de wanden daarvan toeneemt tot de bepaalde maximum waarde Al, en dan op een constante waarde wordt gehouden gedurende 5 een tijd T2, terwijl de temperatuur B van de lading in de oven zodanig toeneemt , dat aan het einde van de temperatuur instandhoudingsfase T2 deze de bepaalde maximumteperatuur BI bereikt, zoals uit fig.5 blijkt.It is well known that during the heating phase T1 of the oven, the temperature A in the oven chamber 4 or its walls increases to the determined maximum value A1, and is then kept at a constant value for a time T2, while temperature B of the charge in the furnace increases such that at the end of the temperature maintenance phase T2 it reaches the determined maximum temperature B1, as can be seen from Fig. 5.

Tijdens de opwarmingsfase Tl van de oven, wordt de brander 10 1 onder maximale werkomstandigheden bedreven ( met uitzonde ring van een korte opstartperiode), en het temperatuurregel-effekt geschiedt op de bovenbeschreven wijze door middel van de temperatuurregelaar 22 die met het thermokoppel 23 is gekoppeld, en door middel van de lucht/brandstofvèrhoudingrege-15 laar 21.During the heating phase T1 of the furnace, the burner 101 is operated under maximum operating conditions (with the exception of a short start-up period), and the temperature control effect is effected as described above by means of the temperature controller 22 coupled to the thermocouple 23 , and by means of the air / fuel ratio regulator 21.

Tijdens de temperatuur instandhoudingsfase T2, wordt de temperatuur A in de ovenkamer 4 automatisch op de waarde Al gehouden d.m.v. de temperatuurregelaar 22, terwijl de oppervlaktetemperatuur B van de lading in de oven 20 nog toeneemt totdat deze de bepaalde waarde BI heeft bereikt. Op dit moment eindigt de temperatuur instandhoudingsfase T2, en begint de vereffeningsfase van de temperatuur van de lading. Tijdens de fase T3, wordt de oppervlaktetemperatuur van de lading automatisch constant gehouden op de 25 waarde BI, terwijl de temperatuur in de ovenruimte 4 natuurlijk daalt tot de waarde Al, en asymptotisch de waarde BI bereikt. Een dergelijke temperatuurregeling geschiedt door de temperatuurregelaar 28, die gekoppeld is met een thermokoppel 29 en die op de regelklep 15 werkt via de mo-30 tor 115. De regelaar 28 komt automatisch in werking wanneer de temperatuur B de bepaalde waarde BI heeft bereikt. In de bekende oven werd, tijdens de temperatuur irEtandhoudingsfase T2 en de temperatuurvereffeningsfase T3, de werkingsintensi-teit van het verhittingssysteem geleidelijk verminderd 35 door de stromingssnelheid van de verbranding instand houdende lucht in de bepaalde verhouding geleidelijk te verminderen, zoals aangegeven met de stippellijn in fig.4. IDuring the temperature maintenance phase T2, the temperature A in the oven chamber 4 is automatically kept at the value Al by means of the temperature controller 22, while the surface temperature B of the load in the oven 20 continues to increase until it has reached the determined value B1. At this time, the temperature maintenance phase T2 ends, and the equalization phase of the temperature of the load begins. During the phase T3, the surface temperature of the charge is automatically kept constant at the value B1, while the temperature in the cavity 4 naturally drops to the value A1, and asymptotically reaches the value B1. Such a temperature control is effected by the temperature controller 28, which is coupled to a thermocouple 29 and which acts on the control valve 15 via the motor 115. The controller 28 is automatically activated when the temperature B has reached the determined value B1. In the known furnace, during the temperature maintenance phase T2 and the temperature equalization phase T3, the operating intensity of the heating system was gradually reduced by gradually decreasing the flow rate of the combustion-sustaining air in the determined ratio, as indicated by the dotted line in FIG. .4. I

Volgens de uitvinding wordt tijdens de tempera- | 800 2 1 86 -10- tuur instandhoudingsfase T2 en tijdens de temperatuurvereffe- f ningsfase T3f het ovenverhittingssysteem, d.w.z. de brander 1, met impulsen bedreven , d.w.z. , met een maximum vermogen tijdens perioden P , die bij voorkeur even lang zijn, en max 5 welke afgewisseld worden met perioden P met minimum vermo- min gen en met een geleidelijk toenemende lengte, zoals uit fig.According to the invention, during the temperature 800 2 1 86 -10- during the maintenance phase T2 and during the temperature equalization phase T3f the furnace heating system, ie the burner 1, operated with pulses, ie with a maximum power during periods P, which are preferably the same length, and max 5 which are alternated with periods P with minimum power and with a gradually increasing length, as shown in fig.

4 blijkt. Hiertoe verschaft de uitvinding een regelaar 31, die de werkingstijden van de brander regelt. De regelaar 31 die "impuls"regelaar wordt genoemd, werkt in op de maximale 10 verbrandingstijd en op de minimale verbrandingstijd. Deze regelaar treedt in werking op het moment, wanneer de temperatuur A de waarde Al bereikt, zoals ingesteld is op het keu-ze-orgaan 122 van de temperatuurregelaar 22, d.w.z. aan het begin van de temperatuur instandhoudingsfase T2.4 appears. To this end, the invention provides a controller 31 which controls the operating times of the burner. The controller 31, called "impulse" controller, acts on the maximum combustion time and on the minimum combustion time. This controller operates when the temperature A reaches the value A1 as set on the selector 122 of the temperature controller 22, i.e. at the beginning of the temperature maintenance phase T2.

15 Op dit moment zal de impulsregelaar 31 gekoppeld worden met de regelaar 32 en met impulsen gaan werken om de temperatuur Al constant te houden tot aan het einde van de temperatuur instandhoudingsfase T2.At this time, the impulse controller 31 will be coupled to the controller 32 and will operate with pulses to keep the temperature A1 constant until the end of the temperature maintenance phase T2.

Wanneer de temperatuur B van de lading de waarde 20 BI bereikt, zoals ingesteld op het keuze-orgaan 128 van de regelaar 28, d.w.z. aan het begin van de vereffeningsfase T3, zal de impulsregelaar gekoppeld worden met de regelaar 28 en met impulsen werken, om de temperatuur BI van de lading konstant te houden tot aan het einde van de vereffe-25 ningsfase T3. De impulsregelaar 31 zal de brander in en uitschakelen, en zal de brander 1 afwisselend met een maxi-mumvermogen laten werken gedurende de periode P en het minimum vermogen gedurende de periode Pm^n, om de ingestelde temperaturen Al en BI konstant te houden. De duur van de 30 perioden Pmax wanneer de brander 1 met maximum vermogen werkt wordt aan het begin naar wens ingesteld en kan, b.v.When the temperature B of the load reaches the value 20 B1, as set on the selector 128 of the controller 28, ie at the beginning of the equalization phase T3, the impulse controller will be coupled to the controller 28 and operate with pulses to keep the temperature B1 of the charge constant until the end of the equalization phase T3. The impulse regulator 31 will switch the burner on and off, and the burner 1 will operate alternately with a maximum power during the period P and the minimum power during the period Pm ^ n, to keep the set temperatures A1 and B1 constant. The duration of the 30 periods Pmax when the burner 1 is operating at maximum power is initially set as desired and can e.g.

5 tot 60 sekonden zijn. Wanneer de thermokoppels een afwijking van de temperatuur Al of BI detecteren van de respek-tieve ingestelde waarde op de regelaars, schakelt de im- 35 pulsregelaar 31 de brander 1 gedurende een periode Pmax niet een ingestelde en konstante duur, op maximum vermogen.5 to 60 seconds. When the thermocouples detect a deviation of the temperature A1 or B1 from the respective set value on the controllers, the impulse controller 31 switches the burner 1 for a period Pmax not a set and constant duration, at maximum power.

Het gevolg is, dat de duur van de perioden Pm^n waarin de brander op minimum vermogen werkt, automatisch en geleide 800 2 1 86 -11- lijk toeneemt , daar bij het voortschrijden van de vereffe-ningsfase de afwijking van de werkelijke oppervlaktetempera-tuur van de lading in de oven geleidelijk vermindert ten opzichte van de op de regelaar 28 ingestelde temperatuur.As a result, the duration of the periods Pm ^ n in which the burner operates at minimum power increases automatically and conductively 800 2 1 86 -11 as the deviation from the actual surface temperature advances as the equalization phase proceeds. The load in the oven gradually decreases from the temperature set on controller 28.

5 De lading in de oven zal afgevoerd en gewalst kunnen worden wanneer de werkingsduur Pm^n van de brander 1 onder minimum vermogen een bepaalde maximum waarde bereikt, b.v. 6 min.The load in the oven will be able to be discharged and rolled when the operating time Pm ^ n of the burner 1 under minimum power reaches a certain maximum value, e.g. 6 mins

De impulsregelaar 31, die afwisselend gekoppeld wordt met de regelaars 22 en 28 - die resp. met de thermo- __ 10 koppels 23 en 29 zijn verbonden - kunnen het ovenverhittings-systeem op elke geschikte wijze regelen om deze of methet maximum vermogen of afwisselend met minimum vermogen te laten werken. Volgens een ander kenmerk van de uitvinding en zoals aanwezig in de weergegeven uitvoeringsvorm, regelt 15 de impulsregelaar 31 echter bij voorkeur de pneumatische of hydraulische cilinders 116 en 118 van de snelsluitende en snel openende smoorkleppen 16 en 18 in het kanaal 13 van de luchttoevoerventilator 14 resp. het brandstoftoevoerka-naal 106. Deze snelsluitende en snelopenende smoorkleppen 20 16,18 zijn zo ingesteld, dat deze sluiten tot een bepaalde minimale opening waarbij de brander 1 goed blijft werken.The impulse regulator 31, which is alternately coupled to the regulators 22 and 28 - which resp. connected to thermocouples 23 and 29 - the furnace heating system can be controlled in any suitable way to operate it either with the maximum power or alternatively with minimum power. According to another feature of the invention and as present in the illustrated embodiment, the impulse regulator 31 preferably controls the pneumatic or hydraulic cylinders 116 and 118 of the quick-closing and fast-opening throttle valves 16 and 18 in the duct 13 of the air supply fan 14 and . the fuel supply channel 106. These quick-closing and fast-opening throttle valves 20, 16, 18 are adjusted so that they close to a certain minimum opening, whereby the burner 1 continues to function properly.

De maximale verbrandingssnelheid tijdens de periode Pmax wordt bereikt door de kleppen 16,18 onder invloed van de * impulsregelaar 31 volledig te openen met de pneumatische 25 of hydraulische cilinders 116,118 en door de verbranding op een maximum vermogen in te stellen door de regelkleppen 15,19 in een geschikte open stand te zetten. De minimum verbrandingssnelheid echter, wordt bereikt door de kleppen 16,18 te sluiten tot een minimale opening, zonder de regel-30 kleppen 15,19 te bedienen die in de open stand blijven staan, zoals nodig is bij het maximum vermogen. Zowel het maximum als het minimum vermogen in de perioden Pmax resp.The maximum combustion rate during the period Pmax is achieved by fully opening the valves 16,18 under the influence of the * impulse regulator 31 with the pneumatic or hydraulic cylinders 116,118 and by setting the combustion to maximum power by the control valves 15,19 in a suitable open position. The minimum combustion rate, however, is achieved by closing the valves 16,18 to a minimum opening without operating the control valves 15,19 which remain in the open position as required at maximum power. Both the maximum and the minimum power in the periods Pmax resp.

Pmin wor<^en bereikt door de snel werkende smoorkleppen 16, 18 te openen en te sluiten terwijl de regelkleppen 15,19 35 in de maximaal vermogensstand blijven staan.Pmin is achieved by opening and closing the fast acting throttle valves 16, 18 while the control valves 15,19 remain in the maximum power position.

De druk in de oven wordt op overeenkomstige wijze geregeld door middel van de snelwerkende klep 30, b.v. een smoorklep, die in het rookafvoerkanaal 27 is aangebracht.The pressure in the oven is controlled in a corresponding manner by means of the fast-acting valve 30, e.g. a throttle valve, which is arranged in the smoke outlet channel 27.

8002186 -12-8002186 -12-

Deze klep 30 kan met een geschikte inrichting worden bediend, b.v. met een pneumatische of hydraulische cilinder 130, die door de impulsregelaar 31 wordt bestuurd. De klep 30 kan in een maximaal geopende stand worden gezet overeen-5 komstig de in de oven heersende druk, die behoort bij de maximale verbrandingssnelheid, tot in een minimaal geopende stand overeenkomend met de in de oven heersende druk die behoort bij de minimale verbrandingssnelheid. De intermitterende werking met impulsen van het ovenverhittings-10 systeem kan ook of alleen op een overeenkomstige wijze als boven beschreven gebruikt worden in de aanvangsverhittings-fase Tl, tijdens een gedeelte of de totale duur daarvan. Bovendien kan in plaats van gebruik te maken van twee modulaire regelaars 22,28 die afwisselend gekoppeld kunnen worden 15 met een impulsregelaar 31, geschikte impulsregelaars 22,28 worden gebruikt om de regelaar 31 te elimineren.This valve 30 can be operated with a suitable device, e.g. with a pneumatic or hydraulic cylinder 130 controlled by the impulse regulator 31. The valve 30 can be set to a maximum open position according to the oven-prevailing pressure associated with the maximum combustion rate, to a minimum open position corresponding to the oven-associated pressure associated with the minimum combustion rate. The pulse intermittent operation of the furnace heating system can also be used, or only in a similar manner as described above, in the initial heating phase T1, during part or all of its duration. Moreover, instead of using two modular controllers 22, 28 which can be alternately coupled to a pulse controller 31, suitable pulse controllers 22, 28 can be used to eliminate the controller 31.

Het zal duidelijk zijn, dat deze wijzigingen en modifika-ties binnen het kader van de bijgevoegde conclusies zullen vallen.It will be clear that these changes and modifications will fall within the scope of the appended claims.

20 800218620 8002186

Claims

1. Furnace oven, in particular for heating iron and steel products, characterized in that it comprises at least one burner in at least one wall of the oven chamber, the operation of which can be controlled and modified as desired by heating with radiation effect to heating by the action of an outflowing long and blazing flame, that control means are provided which respond to the temperature difference between the furnace wall on the burner side and the wall opposite the burner, that the means automatically and continuously the type and / or or change the length of the burner flame as a function of the temperature difference between the two opposite oven walls, in order to keep the temperature in the oven chamber constant.

2. Furnace according to claim 1, characterized in that the burner comprises a central nozzle for an axial outflow of an inert gas or for an axial part called proportional part of the combustion air, and an intermediate annular nozzle and / or at least one intermediate rirg nozzles for gaseous, liquid or powdered fuel around that central nozzle, and at least one outer ring of nozzles, which are angled and preferably spiraled or angled relative to the longitudinal axis of the burner, these nozzles can generate a strong vortex movement of the flame, and the combustion air, or a turbulence generating air called proportional. portion of the combustion air, with control valves provided for preferentially controlling the flow rates of the inert gas supplied to the central nozzle or the axial combustion air, and of turbulence supplied to the outer ring of the nozzles generating combustion air.

A furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the inert gas or axial 8002186-14 combustion air control valves or combustion air generating turbulence are operated by a controller coupled to a temperature-responsive thermometer from the wall of the oven chamber on the burner side, and with a thermometer that reacts to the temperature of the wall opposite. ,

4. Furnace according to any one of the preceding claims, characterized in that the furnace heating system operates intermittently and with impulses, at least during the temperature maintenance phase and the final equalization phase and / or in the initial heating phase, during the all or part of its duration, and that for this purpose the operation of the heating system will include periods of maximum combustion rate separated by periods of reduced, minimal or absent combustion.

5. Furnace according to claim 4, characterized in that the periods with the maximum combustion have the same preset duration, while the duration of the periods with minimum or reduced combustion is automatically changed by means of a regulator as a function of the temperature deviations from a preset value, in particular as a function of the deviation of the surface temperature of the load in the oven, or of another equivalent temperature, from a constant maximum value such as the discharge temperature of the oven.

6. Furnace according to any one of claims 4 or 5, characterized in that the maximum combustion rate is achieved by opening the flow control valves for fuel and combustion air in an open position, the fast-acting throttle valves in the combustion air duct, in the fuel duct and in the fully open the smoke outlet while achieving the minimum combustion rate by closing the fast acting throttle valves to a predetermined minimum opening while the control valves remain in the open position. 8002186