Verfahren zum Betreiben eines Hubbalkenofens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hub¬ balkenofens für Edelstahl. Beim Erwärmen von- Edelstahlen für den Walzprozeß kommt es darauf an, daß die Randentkohlung des Materials und die Verzunderung möglichst gering sind. Gleich- zeitig muß beachtet werden, daß viele Edelstahl-Qualitäten im Bereich bis 800 C nur mit begrenzter Geschwindigkeit aufge¬ heizt werden dürfen. Öfen für das Erwärmen von Edelstahl besitzen daher 2 Abschnitte:

Im Vorwärm-Abschnitt wird das Material bis etwa 800 C mit begrenzter Geschwindigkeit aufgeheizt. In diesem Temperatur- Bereich spielen Randentkohlung und Verzunderung praktisch nur eine untergeordnete Rolle.

Im folgenden Schnellerwärmungs-Abschnitt wird das Material so schnell wie möglich auf die Endtemperatur aufgeheizt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß unter den bekannten ordnungsgemäßen Bedingungen im Ofen die Entkohlung um so geringer ist, je kürzer die Aufheizzeit oberhalb von 800°C ist.

Der zeitliche Abstand, mit dem das Walzwerk die aufeinander- folgenden Stücke des Wärmgutes verarbeiten kann, d.h. die Taktzeit T , ist unterschiedlich. Sie hängt von der Art des Vormaterials und dem zu walzenden Querschnitt ab. Ist die Taktzeit beispielsweise doppelt so lang wie bei voller Nenn¬ leistung des Ofens, so verlängert sich normalerweise als Folge davon die Liegezeit des Materials im Ofen ebenfalls auf das Doppelte. Dies ist für den Schnellerwärmungs-Abschnitt aus den obengenannten Gründen unerwünscht. Deshalb ist es bekannt, daß Hubbalkenöfen zum Erwärmen von Edelstahlen eine Einrichtung besitzen, mit der das Wärmgut im Schnellerwär¬ mungs-Abschnitt zusätzliche Transportschritte machen kann.

Während dieser zusätzlichen Transportschritte wird das Wär gut im Vorwärm-Abschnitt nicht bewegt. Dadurch ist es mögl den Weg des Wärmgutes im Schnellerwärmungs-Abschnitt währe eines Transportschrittes im Vorwärm-Abschnitt, d.h. den Tra portabstand A, im gleichen Maße steigen zu lassen wie die

Transportabstandszeit T... Der Transportabstand A wird erzie durch einen Schritt oder einen Zyklus von mehreren Schritte (Umläufen) des Hubbalken-Systems ^" . Die Transportabstandszeit gibt den zeitlichen Abstand zwischen 2 Transport-Schritten bzw. 2 Zyklen an. Wenn der Transportabstand A im gleichen M wächst wie die Transportabstandszeit T _Δ , bleibt auch die durchschnittliche Transportgeschwindigkeit A/T, unverändert Damit bleibt auch die Verweilzeit im Schnellerwärmungs- Abschnitt T gleich. Bei dieser Arbeitsweise ist die Takt- zeit T. , die den zeitlichen Abstand zwischen 2 Entnahmen ^* de Wärmgutes aus dem Ofen angibt, gleich der Transportabstands zeit T . Dabei werden unter einem Schrittzyklus der Hubbalk die unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritte des Hubbalken- Systems verstanden, die zusammen einen Transportabstand A bewirken.

Es liegt nahe, das geschilderte Verfahren zum Betreiben ein derartigen Hubbalkenofens automatisch zu steuern. Dies kann beispielsweise durch einen Rechner geschehen. Dabei macht d Ofen innerhalb der vorgegebenen Taktzeit T. im Schneller¬ wärmungs-Abschnitt jeweils einen Schrittzyklus mit dem Tran portabstand A. Während des gleichen Zeitraums wird ein Stüc des Wärmgutes in den Ofen eingegeben und ein Stück entnomme Die Schrittlänge im Vorwärm-Abschnitt des Ofens bleibt bei allen Taktzeiten gleich.

Schwierigkeiten entstehen dabei jedoch, wenn das Programm g wechselt wird und dabei im Walzwerk andere Taktzeiten erfor lich werden. Das liegt daran, daß die Stücke, die sich zum Zeitpunkt des Programmwechsels in dem Schnellerwärmungs- Abschnitt befinden, einen Abstand voneinander haben, der de

vorhergehenden Taktzeit entspricht. Bei dem geschilderten Ver¬ fahren gehört zu jeder Taktzeit ein zugeordneter Wert des Abstandes der Stücke im Schnellerwärmungs-Abschnitt zueinander. Die neue Taktzeit des folgenden Walzprogrammes paßt dann also nicht zu dem Abstand der Blöcke voneinander, die sich zum

Zeitpunkt des Programmwechsels im Ofen befinden. Deshalb ist es erforderlich, beim Programmwechsel den Schnellerwärmungs- Abschnitt des Ofens vom Wärmgut leerzuf hren. Bei dem an¬ schließend erforderlichen Wiederfüllen des Schnellerwärmungs- Abschnittes mit der folgenden Taktzeit und dem dazugehörigen Abstand der Stücke voneinander wird eine entsprechend lange Zeit benötigt, während der nicht gewalzt werden kann. Diese beim Programmwechsel. entstehende Verlustzeit kann je nach Art des Wärmgutes und der Leistung des Ofens weit über eine Stunde betragen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorge¬ schlagen, daß zum Zwecke der Änderung der durchschnittlichen

Taktzeit Tt, bereits während des Zeitraums Ts vor dem Wechsel der Taktzeit mit der folgenden Transportabstandszeit und dem folgenden Transportabstand A und mit der bisherigen Taktzeit T, gearbeitet wird, wobei der Ort, an dem die Ent¬ nahmemaschine das Wärmgut aus dem Ofen entnimmt, von einer Meßvorrichtung oder von einer an sich bekannten Positionsver- folgung ermittelt wird und der Wegsteuerung der Austrags- maschine mitgeteilt wirdl

Das Verfahren wird an folgendem Beispiel erläutert. Dabei werden zunächst auch die Schwierigkeiten der bekannten Betriebsweise analysiert.

Zum Beispiel möge bei Normalleistung die Taktzeit 6 min. und der Transportabstand A 0,6 m betragen. Muß bei einem anderen Walzprogramm die Taktzeit T, auf beispielsweise 9 min., also um 50 % erhöht werden, so muß der Transportabstand Aim gleichen Maße, also auf 0,9 m, erhöht werden. Dadurch bleibt die Verweilzeit des Wär gutes im Schnellerwärmungs-Abschnitt T ungeändert.

Bei dem bekannten Vorgehen wäre die Transportabstandszeit gleich der Taktzeit, d.h. nach jeder Wärmgutentnahme würde Transportschritt-Zyklus vollzogen.

Würde man bei dem geschilderten bekannten Verfahren die neu Werte von Transportabstand A und Transportabstandszeit z Zeitpunkt der Änderung der Taktzeit T, umstellen, so ergäbe sich folgende Schwierigkeit: Da die Stücke noch entsprechend dem vorherigen Transportab- stand A von 0,6 m im Schnellerwärmungs-Abschnitt mit einem Mitten-Abstand von 0,6 m voneinander liegen, wird mit jedem Transportschritt mit dem neuen Transpdrt-Abstand A ^** = 0,9 m nicht nur eine, sondern 0,9 : 0,6 = 1,5 Stücke zur Entnahme stelle des Ofens gefördert. Während jeder zweiten Taktzeit müßten also jeweils 2 Stücke dem Ofen entnommen werden. Das widerspricht der gestellten Aufgabe. Dieses Vorgehen ist al nicht möglich.

Ändert man dagegen die Transportabstandszeit von 6 min. auf 9 min. und läßt es bei dem bisherigen Transportabstand von 0,6 m, so braucht zwar während jeder Taktzeit T, nur ein Stück des Wärmgutes entnommen zu werden. Jedoch wird auf di Weise die Verweilzeit des Wärmgutes im Schnellerwärmungs- Abschnitt T um 50 % über dem gewünschten Wert hinaus ver- größert. Dies gilt dann während -der gesamten Betriebsdauer der Taktzeit 9 min. Dieses Verfahren ist daher auch nicht geeignet. Die dritte Möglichkeit, nämlich die Taktzeit von 6 min. zu belassen und den Transportabstand auf 0,9 m zu er höhen, führt offensichtlich ebenfalls nicht zum gewünschten Erfolg. So bleibt dem Stande der Technik nach nur das Leer¬ fahren des Ofens mit anschließendem Wiederfüllen. Dies Ver¬ fahren ist jedoch wie bereits beschrieben mangelhaft.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Figur 1 dargestel Dabei ist auf der Abszisse die Zeit und.auf der Ordinate di Entfernung eines Stückes des Wärmgutes vom Eintritt in den

Ofen dargestellt. Der Vorwärmabschnitt reicht in diesem Bei¬ spiel bis 20 m. Der Schnellerwärmungs-Abschnitt, in dem der Transportabstand A größer sein kann als im Vorwärmabschnitt, reicht von 20 bis 30 m. Jeder Linienzug beschreibt den Weg eines Stückes des Wärmgutes in Abhängigkeit von der Zeit. Zum Zeitpunkt 250 min. soll eine Änderung der Taktzeit von bisher 6 min. auf- 9 min. erfolgen. Die Leistung des Ofens wird also im Verhältnis 6 zu 9 gleich 2/3 herabgesetzt. Die Länge der Verweilzeit des Werkstückes im .Schnellerwärmungs-Abschnitt errechnet sich aus der Transportabstandszeit x Länge des

Schnellerwärmungs-Abschnittes geteilt durch den Transport¬ abstand zu - J. ■ _> — = 100 min. Erfindungsgemäß beginnt daher bereits 100 min. vor dem Wechsel der Taktzeit, also zum Zeit¬ punkt 150 min., die geänderte Arbeitsweise des Ofens im Schnellerwärmungs-Abschnitt. Die Transportabstandszeit T und der Transportabstand A werden also zum Zeitpunkt 150 min. auf die neuen Werte 9 min. und 0,9 m eingestellt. Der Abstand der einzelnen Stücke, die sich bereits im Schnellerwärmungs- Abschnitt befinden, ändert sich dadurch nicht. Da die Entnahme der Stücke aus dem Ofen weiterhin mit der alten Taktzeit von 6 min. erfolgt, ergeben sich vom Zeitpunkt 150 min. an neue Positionen, von denen die Austragsmaschine das Wärmgut ent¬ nimmt: Während vor dem Zeitpunkt 150 min. das Wärmgut einheit¬ lich von der Position 29,6 m entnommen wurde, wird es vom Zeitpunkt 150 min. an abwechselnd von der Position 29 , ^' und ^** 29,3 m entnommen. Man erkennt aus der Figur 1 weiter, daß die Stücke, die nach dem Zeitpunkt 150 min. in den Schneller- wärmungs-Abschnitt transportiert werden, dort einen Abstand von 0,9 m voneinander haben. Die Umstellung von Transportab- stand A und Transportabstandszeit ^* T £,_. zum Zeitpunkt TS vor der

Umstellung der Taktzeit bewirkt, wie aus der Figur ersichtlich, daß zum Zeitpunkt der Umstellung der Taktzeit das erste Stück mit dem neuen Abstand von Stück zu Stück von 0,9 m am Aus- tragsende des Ofens angelangt ist. Wie ersichtlich, kenn- zeichnen die senkrechten Linien am oberen Rande der Figur jeweils die Entnahme.

Man kann an der Figur 1 auch leicht nachprüfen, daß sowohl als auch während und nach der Umstellung der Taktzeit alle Stücke ausnahmslos die erwünschte Verweilzeit im Schneller wärmungsabschnitt erhalten. Eine Unterbrechung des Betrieb ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dafür nicht erford lich.

Während des Zeitraumes von 150 min. bis 250 min. beträgt d Taktzeit T. 6 min. und die Transportabstandszeit T, 9 min. wird also nicht nach jeder Entnahme aus dem Ofen ein Trans portzyklus eingeleitet. Dabei wurde vorausgesetzt, daß di Taktzeit T, jeweils durchweg gleichbleibend eingehalten wi Das gleiche gilt dann auch von der Transportabstandszeit T

Aus den Linienzügen der Figur 1 kann man 4 Bereiche erkenn

1) Bis 150 min., also beim Betrieb mit Nennlast, bleiben der ganzen Ofenlänge sowohl Transportabstand A = 0,6 m auch Taktzeit = Transportabstandszeit T, ^* = T- = 6 min. gleich. Der Abstand der Stücke voneinander beträgt 0,6

2) Im Bereich von 150 min. an und bis 20 m sind Transport stand A = 0,6 m und Transportabstandszeit T, = 9 min. gleichbleibend. Der Abstand der Stücke voneinander beträgt 0,6 m.

3) Von dem Stück an, das bei 150 min. bei 20 m ist, bleib im weiteren Verlauf Transportabstand A = 0,9 m und Tra portabstandszei T- ^* = 9 min. sowie Taktzeit T. = 9 min. gleich. Der Abstand der Stücke voneinander beträgt ebe falls 0,9 m.

4) Im restlichen Bereich bleiben Transportabstand A = '9 m, Transportabstandszeit T, = 9 min. und Taktzeit T, = 6 gleich. Der Abstand der Blöcke voneinander beträgt 0,6

Weiter erkennt man aus der Darstellung der Figur 1 , daß die Neigung der Linienzüge gegenüber der Horizontalen für alle Stücke ausnahmslos und durchgehend gleich ist. Das bedeutet, daß auch die Durchlaufgeschwindigkeit und die Verweilzeit der Stücke in dem Schnellerwärmungs-Abschnitt ausnahmslos und durchgehend gleich ist. Dies sollte mit der Erfindung auch während der Umstellung von einer Taktzeit auf eine andere erreicht werden.

In der Praxis ist es jedoch in vielen Fällen so, daß das Walz¬ werk jedes Stück entsprechend dem betrieblichen Ablauf einzeln abruft. Dabei bleibt die durchschnittliche Taktzeit T, , die durch das Walzprogramm festgelegt ist, annähernd durchaus er¬ halten. Die -einzelnen aufeinanderfolgenden Taktzeiten können aber mehr oder weniger voneinander abweichen. Um dieser Be¬ triebsart Rechnung zu tragen, wird in weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß der nächste Schrittzyklus des Hubbalkensystems eingeleitet wird, sobald der Abstand der Vorderseite des ersten Stückes des Wärmgutes von dem Ende der Förderstrecke im Ofen größer ist als ein Transportabstand A.

Diese Betriebsweise ist in Figur 2 dargestellt. Die Bedeutung und die Daten der Darstellung sind die gleichen wie bei Figur 1. In diesem Falle erfolgt jedoch das Einleiten des nächsten

Transportzyklus mit dem Transportabstand A stets dann, wenn der Abstand der Vorderseite ^"" des ersten Stückes des Wärmgutes von dem Ende der Förderstrecke im Ofen größer ist als ein Transportabstand A. Dabei möge die Linie in der Figur 2 jeweils die Vorderseite des Stückes darstellen. Das Ende der Förder¬ strecke wurde bei 30 m angenommen. Man erkennt aus der Figur 2, daß der nächste Transportzyklus mit dem Transportabstand A stets dann mit einer angenommenen Verzögerung von einer Minute eingeleitet wird, wenn der Abstand der Vorderseite des letzten Stückes größer als der Transportabstand A, also größer als

0,9 m ist. D.h., der Transport-Zyklus wird eingeleitet, wenn

die Vorderkante des ersten Stückes bei weniger als 29,1 m li Die Entnahmen erfolgen während der Umstellungszeit von 145 bis 245 min. jeweils nacheinander von 29,9m, 29,3 m und 29,

Nach der Umstellung der Taktzeit, also nach 245 min. , und vor B ginn der Umstellungszeit, also vor 145 min., wird wieder na jeder Entnahme eines Stückes aus dem Ofen ein Transportzykl mit dem Transportabstand A eingeleitet. Abgesehen von der U stellungsart sind also Taktzeit und Transportabstandszeit stets gleich.

Durch dieses Verfahren ist die Anpassung der erfindungsgemä Betriebsweise an die wechselnden betrieblichen Gegebenheite möglich.

Ein Wechsel im Walzprogramm mit Austausch der Walzen bzw. d Gerüste in der Walzstraße erfordert in modernen Anlagen dur besondere Einrichtungen relativ wenig Zeit, etwa 20 Minuten. Eine weitere Verkürzung dieser Zeit wird angestrebt. Damit liegt der Zeitbedarf für das Umrüsten der Walzstraße im all meinen weit unter der erforderlichen Verweilzeit des Wärmgu im Schnellerwärmungs-Abschnitt des Ofens. Der Zeitraum, der Leerfahren des Schnellerwärmungs-Abschnittes erforderlich i ist also im allgemeinen auch wesentlich größer als die zur Umstellung der Walzstraße benötigte Zeit.

Daher wird weiter vorgeschlagen, daß bei einer geplanten

Pausenzeit T die Hubbalken im Vorwärm-Abschnitt des Ofens P während eines Zeitraumes, der zum Zeitpunkt (Ts + Tp) vor d Beginn des Arbeitens mit dem neuen Programm endet, keine Be wegungen machen, die das Wärmgut fördern.

Dadurch ist es möglich, auch bei einem Wechsel des Walzpro- grammes, bei dem zum Umrüsten des Walzstraße eine Pause T erforderlich ist, ohne zusätzlichen Zeitbedarf und unter Ei haltung der vorgeschriebenen Verweilzeit im Schneilerwärmun

Abschnitt T sowohl beim alten als auch beim folgendenProgramm zu arbeiten.

Dies wird an dem in Figur 3 dargestellten Beispiel erläutert. Die Gegebenheiten dieser Figur entsprechen denen der Figur 2, jedoch soll für den Wechsel der Walzen bei der Umstellung des Programmes eine Pausenzeit von 25 Minuten berücksichtigt werden. Da in diesem Beispiel die Verweilzeit eines Stückes des Wärm¬ gutes im Schnellerwärmungs-Abschnitt des Ofens T 100 Minuten beträgt, führen die Hubbalken im Vorwärm-Abschnitt vom Zeit¬ punkt 245 - (T + T ) = 245 - (100 + 25) = 120 bis zum Zeit¬ punkt 245 - T = 245 - 100 ^* = 145 keine Bewegungen aus, die das Wärmgut fördern. Man erkennt, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren die benötigte Pause bei der Umstellung des Programmes eingehalten werden kann und dabei gleichzeitig die Verweilzeit eines jeden Stückes des Wärmgutes im Schnellerwärmungs-Abschnitt des Ofens sowohl des alten als auch des folgenden Programmes jeweils erwünschten Wert von T = 100 Minuten entspricht.

Wenn im praktischen Betrieb die Taktzeiten T oder auch die

Pausenzeit T von den geplanten Werten abweichen, so bedeutet dies keine Schwierigkeit für die Durchführung des Betriebes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist lediglich so, daß eine Verlängerung der Taktzeiten oder der Pausenzeit zu einer entsprechenden Verlängerung der Verweildauer des Wärmgutes im Schnellerwärmungs-Abschnitt des Ofens führt und umgekehrt. Der erfindungsgemäße Erfolg bleibt jedoch auch dabei erhalten, da es auf Grund der Planung und der Erfahrungen im Walzwerk mög¬ lich ist, die theoretische Taktzeit so zu bestimmen, daß sich in der Praxis Über- und Unterschreitungen im Mittel in etwa ausgleichen.

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