DE1907551B2

DE1907551B2 - Verfahren zum Regeln eines Mehrzonenofens zum Erwärmen von Walzgut

Info

Publication number: DE1907551B2
Application number: DE1907551A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Matsuno; Toshiya Morisue
Original assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1974-11-14
Also published as: US3627857A; BE728391A; GB1256561A; NL6902415A; FR2001974A1; DE1907551A1

Description

' §einc unterschiedlichen Abmessungen zu berücksich- peralur der OfenaUnosphäre in der Vorwärmzone tigen. und die Bewegungsgeschwindigkeit des erhitzten

An Hand der Zeichnung werden beispielsweise Walzgutes aufgezeigt bzn?. beobachtet werden. Eines

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ver- der Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht

' anschaulicht, S darin, die Temperatur am Austritt des erhitzten

Bild 1 zeigt schematisch den Aufbau eines konü- Walzgutes aus der Vorwärmzone zu bestimmen, nuieriteh aufheizenden Ofens, wobei BiW1 a einen Die so bestimmte MittsUemperatur am Austritt aas d«?i Zonen bestehenden kontinuierlich aufhei- des erhitzten Walzgutes aus der Vorwärmzone bzw. zenden Ofen und Bild Ib einen aus fünf Zonen be- beim Eintritt in die Aufheizzone wird dann als Basis stehenden, kontinuierlich aufheizenden Ofen zeigt; io für die Heizregelung der Aufheizzone verwendet.

Bild 2 ist ein Blockdiagramm der erfindungs- Das Erhitzen des Walzgutes erfolgt durch Obergemäßen Temperaturregelung des erhitzten Walz- wad Unterflurbeheizung, wobei der Weg des erhitzten gutes; Walzgutes in der Aufheizzone als eine Grenze zwi-

BiId 3 ^;st ein Diagramm, welches erfindungs- sehen beiden Teilen gilt. Die Regelung der Aufheiz-, gemäße Eüistellwerte und im tatsächlichen Betrieb 15 zone und der Ausgleichszone soll an Hand von eingestellte Werte vergleicht; . B i 1 d 2 näher beschrieben werden.

Bild 4a und 4b zeigen die krennstoffvolumen- Die Regelung der Erhitzung in der Aufheizzone2

ströme (Schweröl, Beschickungsmenge) in einem und 3 erfolgt über die Temperatur der Ofenatmokontinuierlich aufheizenden Ofen, der erfindungs- Sphäre ©2« und unabhängig von der Regelung der gemäß geregelt wird (a), und in einem kontinuierlich »<· Ausgleichszone 4, die auf die Aufheizzone 2 folgt, aufheizenden Ofen, der das erfindungsgemäße Zuerst wird die Temperatur «i des erhitzten System nicht verwendet (b). Walzgutes am Austritt aus der Aufheizzone 2, d. h.

In dem in Bild I schematisch gezeigten, aus drei am Eintritt 7 der Ausgleichszone, so festgelegt, daß Zonen bestehenden, kontinuierlich aufheizenden sie mit der Wabtemperatur übereinstimmt. Die Tem-Ofen ist mit 1 eine Vorwärmzone, mit 2 bzw. 3 eine *5 peratur des erhitzten Walzgutes 5 in der Aufheizobere und untere Aufheizzone, mit 4 eine Aus- zone 2 wird durch Einstellung der Heizleistung, wie gleichszone und mit S ein Teil des aufzuheizenden oben angeführt, geregelt. Die Temperatur el,, des Walzgutes bezeichnet In Bild 2 bedeutet weiterhin 6 erhitzten Walzgutes am obenerwähnten Austritt 6 aus einen Ausgang aus der Aufheizzone 2 und 3 und 8 der Aufheizzone 2 ist durch den folgenden Ansatz als einen Eintritt in dieselbe. Mit 7 ist ein Eintritt in die 3<> Funktion der Temperatur der Ofenatmosphäre ©J_s Ausgleichszone 4 und mit 13 ein Ausgang daraus der Aufheizzone 2 und 3, der Bewegungsgeschwinbezeichnet 9 steht für den zugeführten Brennstoff- digkeit V₈ des erhitzten Walzgutes, der Temperatur volumenstrom in die Aufheizzone. Mit 10 ist die el, des erhitzten Walzgutes am Eintritt 8 in die Verbrennungsluftmenge, mit 11 eine Einstelltempe- Aufheizzone, der Abmessung D_s des erhitzten WaIzratur für die Ofenatmosphäre und mit 12 ein Ther- 35 gutes und der physikalischen Konstante P₅ des ermometer bezeichnet. hitzten Gegenstandes dargestellt

Die Temperatur des aufgeheizten Walzgutes am _ _^

Ende der Vorwärmzone 1 kann durch folgenden An- &t« = ^i (©es. Vs, Θ£» Ds, Ps)

satz als Funktion der Menge au fühlbarer Wärme des

Abgases aus der Aufheizzone und der Durchlaufzeit 40 Wenn V_s, 9„,-*> D_s und P_s gegeben sind, kann des erhitzten Walzgutes durch die Vorwärmzone aus- deshalb die optimale Temperatur in der Ofenatmogedrückt werden: Sphäre der Aufheizzone 2 und 3 durch den Ansatz

bestimmt werden: *%⁼ E, (θ₀*, G, V_St P_s, D₅, Cq) (1) — , —

45 ©es — ^t ("mm 'Ji ©mi» Ds, Ps)

darin bedeutet _

Auf Grund der so bestimmten Temperatur e£_s

Θ*,, die mittlere Temperatur des aufgeheizten der Ofenatmosphäre können der Zustrom der Brenn-Gcgenstandes am Austritt ovs der Vorwärm- stoffmenge und die Verbrennungsluftmenge leicht bezone, 5« stimmt werden.

vonvarmzone, ©«,.des auf diese Weise in der Aufheizzone er-

G den Volumenstrom des Abgases, hitzten Walzgutes und die Temperatur el,, am

V₅ dieBcwegungisgeschwindigkeitdesaufgeheiz- »5 Eintritt 7 in die Ausgleichszone 4 einander ideal ten Walzgutes 8^le«ch «ein. Die Temperatur des erhitzten Walzgutes,

„ /..,,.. das die Aufheizzone 2 und 3 verläßt, wird jedoch

P_s eine physikalische Konstante (physikalische _{mit dem} Thermometer 12 gemessen, um zu berück-Eigenschaften) des aufgeheizten Walzgutes, sichtigen, daß infolge einer äußeren Störung die tat· D₈ die Abmessung des aufgeheizten Walzgutes, 60 sächliche Temperatur ©*₀ des erhitzten Walzgutes i

C₀ 4 ÄÄaffiSBET ^Bl"^ri" '" ^d"

Wenn die Temperatur des erhitzten Walzgutes! Deshalb kann die Temperatur am Ende der Vor- von der vorher festgelegten Temperatur abweicht wärmzone, d. h. am Eintritt in die Aufheizzone, 65 muß eine notwendige Aufheizkoixektur in der Aus durch Berechnung aus den vorher gegebenen physi- gleichszone 4 durchgeführt werden, um die ge kaiischen Eigenschaften und der Abmessung des er* wünschte Walzteßiperatur am Austritt 13 aus de hitzten Walzgutes bestimmt werden, indem die Tem- ' Ausgleichszone 4 zu erzielen. Dafür findet der nach

stehende Ansatz auf gleiche Weise Verwendung wie ner die optimale Temperatur im Ofen oder die Beoei der Wärmeregelung in der Aufheizzone: Wegungsgeschwindigkeit bestimmt werden, wenn die Sv ρ /U₃. „ . _ö„ Vorwärmzone, die Aufheizzone und die Ausglcichs- &mo — 'i(t»M, Ks*, βς,, P₅, Ds') zone jeweils als unabhängige öfen beträchtet und die _n . * Temperatur des erhitzten Walzgutes am Eintritt des wann bedeutet unabhängigen Ofens an Hand des obenerwähnten S* h;» tateö^i;^„ τ . *·· j *_L Ansatzes gemessen öder berechnet wird, unter der riehenSΐω£J_n wK' ^{ίμΓ daS Ab}~ B^c*ngun_B) daß die tatsächliche Temperatur am Ausziehen des erhitzten Walzgutes, _tritt bestimmt wird. Deshalb kann eine für das WaI-

θβ!» die Erhitzungstemperatur in der Ausgleichs- *^e »n des erhitzten Walzgutes geeignete Temperatur

temperaturzonc automatisch und genau dadurch erzielt werden, daß

ΘΖ, eine Temperatur des erhitzten Walzgutes am ίκΐΐΐΐ,^ΐ¹⁶⁰^¹^, ?Γ Φ*,*?» ^l⁶^ Eintritt in die Ausgleichszone ⁸^". ^wu£· ^{Em Beis}P^{|el iu}' den tatsächlichen Bc-

b Rl

Ζ, pur des erhitzten

Eintritt in die Ausgleichszone ⁸^. £ P^{| iu}' den tatsächlichen Bc

_o, . . .. .. tneb eines Regelsystems gemäß der vorliegenden Errs eine physikalische Konstante des erhitzten 15 findung wird nachstehend beschrieben.

Walzgutes, · Bild 3 zeigt den Fall, daß ein kontinuierlich

ZV eine Abmessung des erhitzten Walzgutes. heizender Ofen durch das erfindungsgemäße System

betrieben wird. In dem Diagramm sind mit ausge-

»·· λ cm j η j. « zogenen Linien Planwerte des erfindungsgemäßen

tür den Fall, daß die Bewegungsgeschwindigkeit ·ο· Systems und mit gestrichelter Linie korrigierte Werte des erhitzten Walzgutes in der Ausgleichszone 4, d. h, 1 (tatsächliche Betriebswerte) gezeigt, die auf der Basis die Abziehgeschwindigkeit des erhitzten Walzgutes,' der Unterschied« zwischen den Planwerten und den durch einen äußeren Faktor, beispielsweise eine tatsächlichen Werten (Soll-Werten und Ist-Werten) Walzgeschwindigkeit gegeben ist, wird die Tempe- ' beruhen. ?,*ie aus der Darstellung hervorgeht, kann • ratur der Ausgleichszone geregelt und bestimmt «5 eine sehr genaue Regelung erzielt werden.
^dureh Bild 4 zeigt weiterhin vergleichend die Brenn-

Θ» = F"(§*_n ir- S⁹ ß*' ρλ stoffmengen (Schweröl), die den oberen Heizzonen

a \ „0, »."«-."i-'-si in einem kontinuierlich heizenden, erfindungsgemäß

r» λ/ .UJ ·, «. ^ ^ .. geregelten Ofen und in einem kontinuierlich auf-

uas Vorstehende gilt fur den Fall eines aus drei 30 heizenden, das erfindungsgemäße System nicht verZonen bestehenden Ofens, der keinen Brenner in der wendenden Ofen zugeführt werden. Wie sich aus Vorwännzone.besitzt_ und bei welchem die Tempe- diesem Diagramm klar ergibt, kann in dem Fall, so ratur des erhitzten Walzgutes m der Vorwärmzone das erfindungsgemäße System Verwendung findet, nicht geregelt werden kann. Allgemein jedoch kann eine weit genauere Regelung durchgeführt und der selbst in dem FaUe eines vielzonigen Ofens mit Bren- 35 Brennstoffverbrauch wirJcsamer gestaltet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungini

Claims

• ·♦

1 * ■ ■ ' 2

• erhalten kann, wenn der Arbei&äblanf schon zu den

Patentanspruch: Folgestufen fortschreitet, d.h. ein Grob- bzw. Vor-

' waken und ein Endwalzen. WeWe Mangel ergeben

Verfahren zum Regeln eines Mdhrzonenolcns sich dadurch, daß die Informationen nicht gleieh-

mit eines· Vorwänn-, einer Aufheize «rad einer 5 mäßig während des Stadiums der Verformung erfol-

Ausgleichszonc zur Erwärmung von Walzgut auf gen, daß das Stahlmateri&I des aufgeheizten WaIz-

.Walztcmperaturi dadurch gekennzcich- > gute», das der Information zugrunde liegt, und das

- net, daß die Heizleistung der Aufheizzone -nach auf der Basis dieser Information anzugleichende

Maßgabe der Differenz zwischen der berechneten Stahlmaterial des aufgeheizten Walzgutes nicht immer

, ;. Eintrittstsmperatur des Glühgutes in ,diese Zone io die gleichen Eigenschaften haben, was das An-

;' und seiner SoH-Tcmperatur beim Austritt aus gleichen schwierig macht ..'...■ ; ']

• dieser Zone' unter Berücksichtigung der Erwär- Weiterhin ist im Hinblick auf die Temperatur des

muogscharaktcristika des Glühgutes und des aufgehetzten Walzgutes in einem aus drei Zonen be-

Ofcns bemessen wird, daß dct Ist-Wert der Glüh- stehenden, kontinuierlichen aufheizenden Ofen allgc-

terepcrutur beim Übcigang von da Aufheiz- zur 15 mein zu bemerken, daß, wenn die Temperatur des

Ausgleichszone gemessen wird und d.aß die Heiz- aufgeheizten Walzgutes in der Vorwärmzone nur als

leistung in der Ausgleichszone oder die Durch- eine Funktion der für das Durchführen des aufge-

laufgeschwindigkeit des Glühgutes durch diese heizten Walzgutes erforderlichen Zeit, der Verweil-

Zone nach Maßgabe der Differenz zwischen zeit und der Menge des aus der Aufheizzone abge-

Walztemperatur und Ist-Wert der Eintrittstem- ao führten Abgases dargestellt wird, d. h. die Menge der

peratur des Glühgutes in diese Zone eingestellt fühlbaren Wärme des Abgases, es im allgemeinen

werden. nahezu unmöglich ist, das Aufheizen des erhitzten

Materials zu regeln. Wenn das aufgeheizte Walzgut

weiterhin den rotwarmen bzw. den rotglühenden Zu-

»5 stand nicht erreicht, ist es schwierig, die Temperatur

——— des erhitzten Walzgutes selbst am Ende der Vor

wärmzone zu messen. Um jedoch das Aufheizen in der Aufheizzone so genau zu regeln bzw. zu steuern, daß das Walzgut auf die Walztemperatur aufgeheizt

. 30 wird, wäre es Unerläßlich, die Temperatur des aufge-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum heizten Walzgutes am Ende der Vorwärmzone genau

Regeln eines Mehrzonenofens mit einer Vorwarme-, _zu bestimmen, d. h. am Eingang der Erhitzungszone.

einer Aufheiz- und einer Ausgleichszone zum Erwar- _Dies ist jedoch nach den herkömmlichen Verfahren

men von Walzgut auf Walztempcratur. unmöglich.

Im allgemeinen ist es bei der Regelung eines sol- _{35 Die} Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu erchen Ofens erforderlich, daß das Walzgut gleich- hitzendes Walzgut auch von unterschiedlichen Abmäßig auf eine für das Walzen geeignete Temperatur _messungen sehr genau auf die für den Walzvorgang aufgeheizt wird und den Walzen mit der erforder- günstigste Temperatur zu bringen, mit geringstem liehen Walzgeschwindigkeit zugeführt werden kann. Aufwand an zugeführter Wärme und mit geringem Dazu wird die Temperatur der Atmosphäre in dem _4t> Personalbedarf, auch bei schwankender Zufuhr zum Ofen geregelt, jedoch nicht die Temperatur des auf- Walzwerk. Das wird erfindungsgemäß dadurch erzuheizenden Walzgutes selbst. Demzufolge ist es bei reicht, daß die Heizleistung der Aufheizzone nach einem solchen bekannten Regelsystem schwierig, Maßgabe der Differenz zwischen der berechneten den Betrieb des Aufheizofens abhängig von den Eintrittstemperatur des Glühgutes in diese Zone und häufig variierenden Abmessungen des aufzuheizenden _{45 se}j_ner Soll-TeTioeratur beim Austritt aus dieser Zone Walzgutes, der Änderung der Gegenstandsart und unter Berik'k» tigung der Erwärmungscharakterider Schwankung der Abziehgeschwindigkeit zu _stjka des G ^ν.^ »s und des Ofens bemessen wird, regeln, so daß gegenwärtig nur eine feststehende daß der ;,? ler Glüguttemperatur beirr, Ober-

Schablonensteuerung oder eine indirekte Regelung gang von ·.< * ueiz- zur Ausgleichszone gemessen ohne Beachtung dieser Variationen durchgeführt 50 wird und daS -«e Heizleistung in der Ausgleichszone wird und die Bedeutung der automatischen Regelung _oder die Durchlaufgeschwindigkeit des Glühgutes im wahrsten Sinne des Wortes nahezu ausgelöscht ist. durch diese Zone nach Maßgabe der Differenz zwi-FMe genaue Regelung bzw. Steuerung der Tempe- sehen Walztemperatur und Ist-Wert der Eintrittstemratur in dem Aufheizofen hängt deshalb im Hinblick peratur des Glühgutes in diese Zone eingestellt auf derartige verschiedenartige Veränderungen des 55 werden.

aufzuheizenden Gegenstandes, wie sie oben erwähnt Bei Durchlaufofen mit zwei Heizzonen, eintr Vorsind, von dem hochgradigen Fachwissen, der Intui- wärm- oder Aufheizzone und einer zweiten Zone, in tion und der Sorgfalt des den Ofen Bedienenden ab. der Hauptsache als Ausgleichszone, ist es bekannt, Die Regelung der Temperatur des aufgeheizten Walz- die Temperatur des zu erwärmenden Gutes vor dem gutes wird meistens durch Regelung der Atmo- 60 Eintritt in die zweite Zone festzustellen und dazu mit Sphärentemperatur jeder Zone durchgeführt, indem einem Strahlungspyrometer zu messen und auf Grund die Oberflächentemperatur des aufgeheizten Gegen- dieser Messung die Wärmeleistung der zweiten Zone Standes optisch gemessen wird. Selbst in dem Falle zu regeln. Dazu wird entweder die Temperatur dei einer Regelung durch Verwendung einer RUckkopp- Atmosphäre in der zweiten Zone oder aber die lungsinformation ergeben sich weiterhin Mangel da- 65 Durchlaufgeschwindigkeit des zu wärmenden Gute: durch, daß eine Zeitvervchiebung zwischen der Zeit durch die zweite Zone so geregelt, daß es am Ende des Informationserhalts und des Arbeitsvorganges des Durchlaufens die gewünschte Temperatur hat existiert, weil der Bedienende die Information erst Bekannt ist auch, dabei die Art des Walzgutes unc