DE3736674C1 - Method and furnace for heating slabs, ingots, billets, sheets and similar products - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen und dergleichen Wärmgut in einem Wärmofen, dessen Ofenraum für die Ablage und den Transport des Wärmguts mit einem Hubherd- bzw. Hubbalken-System ausgebildet ist, und einen geeigneten Wärmofen.

In der Stahlindusrie ist man immer bestrebt, den Betrieb der Stranggießanlagen wirtschaftlicher zu machen und mit dem Betrieb der Walzenstraßen abzustimmen. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, daß das Wärmgut, also die Brammen, Blöcke, Knüppel und Bleche, entweder direkt gewalzt oder anderenfalls möglichst warm in den der Stranggießanlage nachgeschalteten Wärmofen einläuft. Hierdurch lassen sich die Energiekosten für die walzreife Erwärmung beträchtlich reduzieren. Moderne Wärmöfen müssen deshalb auf diesen kooperativen Erwärmungs- und zeitlich abgestimmten Betriebsablauf verfahrenstechnisch und konstruktiv zugeschnitten sein. In solchen Öfen muß auch eine Erwärmung von kaltem Material auf Ziehtemperatur oder der Ausgleich von warmem Material mit Temperaturen zwischen 1000 und 1300°C möglich sein, was eine sehr hohe Ofenraum-Temperatur erfordert. Hierbei konzentriert sich das Erwärmen von Wärmgut mit Temperaturen zwischen 1000 und 1300°C meist nur auf die Kanten und Randzonen, weil diese Bereiche auf dem Wege von der Stranggießanlage zum Wärmofen einer verstärkten Abkühlung unterliegen.

Bei Brammen hat z. B. jener Teil außerhalb der Randzonen bereits Temperaturen, die für den Walzvorgang ausreichen der darüber liegen, so daß ein abgestimmter Ausgleich bzw. Erwärmung erforderlich ist, um eine möglichst gleichmäßige Brammentemperatur zu erreichen. Wird der Wärmofen als Nachschaltofen für einen vorgeschalteten Hubbalken- oder Stoßofen benutzt, so können mit dem gleichen Verfahren die vorhandenen Kühlschatten beseitig werden. Gleichzeitig ist auch noch eine Nacherwärmung auf eine höhere Ziehtemperatur möglich, was hauptsächlich bei der Erwärmung von Si-haltigen Trafoblechen erforderlich ist.

Für die beschriebene Verfahrens- und Betriebsweise bietet sich also vorteilhaft der Rollenherdofen an. Jedoch ist hierbei wegen der hohen Ziehtemperaturen, z. B. 1300°C, und der Brammenmassen bis zu 50 t die erhebliche Erwärmung und damit die Standfestigkeit von innerhalb des Ofenraumes fest installierten Förderrollen das Hauptproblem. Außerdem verursacht die übliche Wasserkühlung der Förderrollen innerhalb des Ofenraumes noch zusätzliche Wasser- und Energiekosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem diese erheblichen Kosten vermieden oder weitgehend gemindert werden, und einen hierfür geeigneten Wärmofen zu schaffen, mit dem die vorgenannten Probleme gelöst sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Wärmgut in den Ruhephasen während des Aufheizens auf den Ablageböcken eines Herd- oder Balkensystems gelagert ist, wonach für den Wärmgut-Transport beiderseits außerhalb des Ofenraumes angeordnete, quer zur Förderachse hin und her bewegliche Förderrollen in den Ofenraum bis unter das Wärmgut bewegt werden, daß danach die Wärmgutstücke infolge senkrechter Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken von den Förderrollen aufgenommen und durch deren Antrieb im Ofenraum transportiert werden, daß hiernach infolge erneuter senkrechter Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken letztere das Wärmgut wieder aufnehmen und die Förderrollen für die Zeit der nächsten Ruhephase aus dem Ofenraum bewegt werden.

Hierdurch wird erreicht, daß der die Wärmgutstücke durch den Ofenraum transportierende Förderrollengang nur diskontinuierlich für kurze Verweilzeiten in den Ofenraum bewegt und der Ofenraumhitze ausgesetzt wird, während er dazwischen, in den längeren Ruhephasen, in denen die Wärmgutstücke auf den Ablageböcken des Herd- oder Balkensystems ruhen und erhitzt werden, sich außerhalb des Ofenraumes befindet und gekühl wird. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Wärmebelastung und damit auch des Verschleißes der gesamten Förderrollen-Vorrichtung. Die übliche aufwendige Vorrichtung zur Wasserkühlung und die Energiekosten zu deren Unterhaltung können gänzlich eingespart werden, da eine einfache Luftkühlung außerhalb des Ofenraumes ausreicht, so daß dieser mit einfachen Mitteln betrieben werden können.

Dieses Verfahren ermöglicht es ferner, das Hubsystem unterschiedlich und damit passend zu den weiteren Erfordernissen zu gestalten. So können die Förderrollen auf einem vorbestimmten Niveau in den Ofenraum hinein- und aus diesem herausschiebbar sein, während die Ablageböcke des Herdes bzw. des Balkensystems als Hubelemente heb- und senkbar ausgelegt sind. Es können aber auch die Förderrollen sowohl in der vorbeschriebenen Weise waagerecht wie auch zusätzlich senkrecht bewegbar sein, so daß die Förderrollen als Hubelemente ausgelegt sind, während die Ablageböcke die feststehenden Teile des Hubherd- bzw. Hubbalkensystems darstellen.

Wegen der geringen Auflagenflächen der balkenförmigen Ablageböcke und der Förderrollen, mit denen sie unter die Wärmgutstücke fassen, wird vorgeschlagen, daß jede Bewegung zueinander im Moment der Berührung äußerst behutsam erfolgt. Dies wird erreicht, indem das Wärmgut von den Förderrollen mit anfänglicher Schleichgangbewegung von den Ablageböcken abgehoben und in letzterer Bewegungsphase mit der gleichen Schleichgangbewegung wieder auf die Ablageböcke abgesenkt wird. Dieselbe Wirkung wird aber auch erreicht, wenn das Wärmgut von den Ablageböcken eines Hubherd- bzw. Hubbalken-Systems über das Niveau der Förderrollen angehoben und nach deren Einfahren unter das Wärmgut mit einer Schleichgangbewegung auf die Förderrollen abgesenkt sowie nach der Förderbewegung erneut im Schleichgang der Ablageböcke von den Förderrollen abgehoben wird.

Die außerhalb des Ofenraumes befindlichen Vorrichtungen für den Betrieb der Förderrollen ermöglichen auch problemlos Getriebeanordnungen, mit denen die Förderrollen getrennt gesteuert und betrieben werden. So ist es durch die erfindungsgemäße Anordnung möglich geworden, zur Vermeidung von sogenannten Kühlschatten die sowohl waagerecht wie auch senkrecht bewegbaren Förderrollen derart einzeln zu steuern, daß das Wärmgut von den Förderrollen angehoben und in der Förderrichtung bewegt wird, wobei die Wärmgutstücke gleichzeitig von den Förderrollen in Förderrichtung gedreht bzw. gekippt werden. Das kann erfolgen, indem beim Absetzen der Wärmgutstücke, die beispielsweise Block- bzw. Quaderform haben, die für deren Kippbewegung passenden Förderrollen nochmals eine Heb- und Senkbewegung machen, mit der das Wärmgutstück übergekippt und abgefangen wird.

Zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens wird ein Wärmofen vorgeschlagen, wie er nachstehend in einem Ausführungsbeispiel beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt ist. Die Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Wärmofen mit einem Rollen-Hubherdsystem für das Wärmgut;

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1, mit senkrecht bewegbaren Ablageböcken eines Hubherdes;

Fig. 3 einen Querschnitt wie in Fig. 2, jedoch mit feststehenden Herd-Ablageböcken und heb- und senkbaren Förderrollen;

Fig. 4 eine Draufsicht mit Schnittdarstellung gemäß Linie IV in Fig. 3, in verkleinertem Maßstab; und

Fig. 5 einen Querschnitt wie in Fig. 3, jedoch eines Wärmeofens mit feststehenden Ablagebalken und heb- und senkbaren Förderrollen in einer anderen Ausführung.

In den Zeichnungen ist ein Wärmofen mit üblicher Brennerbeheizung dargestellt. Dessen Ofenraum 10 erstreckt sich längs zwischen zwei Seitenwänden 11 und sich gegenüberliegenden Stirnwänden mit verschließbaren Öffnungen 12. Nicht dargestellte Vorrichtungen dienen zum Einführen und Entnehmen der Wärmgutstücke 13 durch die Öffnungen 12.

Für die Auflage und den Transport der Wärmgutstücke 13 dient in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ein Rollen-Hubherdsystem mit senkrecht beweglichen keramischen Ablageböcken 14 eines Hubherdes. Als dessen feststehende, also in einer gleichbleibenden Höhe verbleibenden Ablageelemente dienen Förderrollen 15, die jedoch waagerecht bewegbar sind.

Diese Förderrollen 15 sind mit ihren Lager- und Getriebekästen 16 sowie ihren Antriebsvorrichtungen 17 in zwei Reihen beiderseits des Ofenraumes 10 auf der Außenseite der Wärmofen-Seitenwände 11 angeordnet. Die Förderrollen 15 sind jeweils quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herverfahrbar gelagert. Die beiden Seitenwände 11 haben auf Höhe der Förderrollen 15 im Durchmesser angepaßte Durchbrüche 18.

Gemäß der Darstellung nach den Fig. 1 und 2 werden die Förderrollen durch eine aus dem Getriebekasten 16 heraustretende Schubvorrichtung 19 auf Tragarmen 20 mit Rollenführung kurzzeitig zum Eingriff in das Hubherdsystem in den Ofenraum 10 hinein und nach dem Weiterbefördern der Wärmgutstücke 13 wieder aus dem Ofenraum 10 herausbewegt. Ein von dieser Schubvorrichtung 19 gesteuerter, nicht dargestellter Drehantrieb für die Förderrollen 15 bewirkt, daß diese nur in den Endlagen betätigt werden, mithin also auch in der, in den Ofenraum 10 eingeschobenen Endlage, in der die Förderrollen 15 nur kurzzeitig betätigt werden, sobald sie unter die Wärmgutstücke 13 geschoben sind und diese nach dem Absenken der Ablageböcke 14 des Hubherdes das Wärmgut 13 tragen. In der wieder aus dem Ofenraum 10 herausgefahrenen Endlage kann die Drehbewegung der Förderrollen 15 oder ein separates Gebläse für eine Luftkühlung der Förderrollen 15 sorgen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Wärmgut-Ablageböcke 14 des Hubherdes auf die Länge des Herdsystems in Sektionen mit Zwischenräumen 21 aufgeteilt, in die die Förderrollen 15 für die Aufnahme und den Transport der Wärmgutstücke 13 eingreifen.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Im Ruhezustand während des Aufheizens des Wärmgutes 13 befinden sich die Ablageböcke 14 des Hubherdes mit dem Wärmgut 13 in angehobener Stellung. Das Anheben erfolgt in bekannter Weise über ein Keilhubwerk, dessen Konstruktion hierin nicht wesentlich und deshalb auch nicht näher erläutert ist.

Für den Transport des Wärmguts 13 werden die Förderrollen 15 in den Ofenraum 10 bis zwischen zwei Ablageböcken des Hubherds bewegt und in den Endlagen festgehalten. Die Ablageböcke 14 werden abgesenkt und legen das Wärmgut 13 im Schleichgang sanft auf den Förderrollen 15 ab. Das Förderrollensystem ist federnd gelagert, so daß jede Förderrolle 15 das Wärmgut 13 abstützt. Sobald die Ablageböcke 14 des Hubherdes ihre untere Position erreicht haben, wird die Drehbewegung der Förderrollen 15 durch den Antrieb 17 eingeleitet.

Die sich gegenüberliegenden Förderrollen 15 können innerhalb der Ofenlänge verschiedenen Bewegungssektionen zugeordnet werden. Durch eine Steuerung wird für jede Sektion festgelegt, ob das dortige Wärmgut 13 auf den Förderrollen 15 im Ruhestand verharrt oder bewegt wird, z. B. für das Dechargieren einzelner Wärmgutstücke 13.

Sobald die Zielposition des Wärmgutes 13 erreicht ist, wird die Drehbewegung der Förderrollen 15 gestoppt und die Ablageböcke 14 des Hubherdes werden angehoben. Dabei werden die Wärmgutstücke 13 wieder von den Ablageböcken 14 übernommen, so daß sämtliche Förderrollen 15 sogleich nach der Entlastung von der Schubvorrichtung 19 zurück in die Position außerhalb des Ofenraumes 11 gezogen werden können.

Die Wärmgut-Transportzeit beträgt gegenüber den mehrere Minuten andauernden Ruhephasen des Wärmguts 13 in der Regel nur 5 bis 15 Sekunden. Während dieser Zeit werden die Förderrollen 15 nur wenig aufgeheizt, so daß deren Ruhezeit außerhalb des Ofenraumes 10 in der Regel für eine Luftkühlung der Rollen ausreicht. Jedoch in Sonderfällen kann auch eine Wasserkühlung eingesetzt werden. In jedem Fall sind die Energie- und Kühlkosten der Förderrollen 15 gegenüber den bekannten Verfahren stark reduziert, weil nur wenig Verweilzeit pro Stunde im heißen Ofenraum 10 erforderlich ist. Die geringe Rollenerhitzung ergibt eine gute Standfestigkeit, denn Rollentemperaturen von bis zu 1100°C, wie sie bei den bekannten Rollen-Hubherdöfen unvermeidlich sind, treten hierbei nicht mehr auf.

Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ermöglicht, daß das Wärmgut 13 besonders gleichmäßig erhitzt und ausgeglichen werden kann, wenn statt der höhenbeweglichen Ablageböcke 14 des Herdes umgekehrt die Förderrollen 25 in der eingeschobenen Endlage ebenfalls senkrecht bewegbar sind. Hierdurch wird das Wärmgut 13 mit Hilfe der hier dargestellten Förderrollen 25 von den unbeweglich verbleibenden Ablageböcken 26 abgehoben. Sind nun die Förderrollen 25 sogar gemäß Fig. 4 einzeln jeweils für sich in der Höhe bewegbar, ist es leicht möglich, diese jeweils für sich allein so zu steuern, daß etwa blockförmige Wärmgutstücke 13 beim Wiederaufsetzen auf die feststehenden Ablageböcke 14 mit Hilfe eines Förderrollenpaares in der Förderrichtung hochgekantet und übergekippt bzw. gedreht werden können, um Kühlschatten zu vermeiden.

Wird der Wärmofen mit relativ schmalen Blöcken oder Knüppeln 13 beschickt, werden diese oft in der Längsrichtung des Ofenraumes 10 auf unbeweglichen Ablageböcken 26 eines Balkensystems abgelegt, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Ablageböcke 26 erstrecken sich dann quer zur Förderrichtung des Wärmgutes 13. Hierbei sind die heb- und senkbaren Förderrollen 25 zweckmäßig mit ringförmigen Führungsnuten 27 versehen, die in ihrer Breite der Wärmgut-Breite entsprechen. Die Anzahl der Führungsnuten 27 pro Förderrolle 25 ist vorteilhaft der Anzahl der Rückschubpositionen der Förderrolle 25 angepaßt. Dadurch können wahlweise mehrere oder einzelne Blöcke bzw. Knüppel 13 transportiert und auch dechargiert werden, während der Rest in der Ruheposition auf den Ablageböcken 26 verbleibt. In Fig. 5 wird dargestellt, wie mit der einen Führungsnut 27 der Förderrollen 25 ein erwärmter Block 13 erfaßt und angehoben ist, um ihn durch die Ofenraum-Öffnung 12 nach außen zu befördern, während die weiteren Blöcke 13 noch im Ofenraum 13 verbleiben.

• Bezugszeichenliste 10 Ofenraum
  11 Ofen-Seitenwände
  12 stirnseitige Öffnungen
  13 Wärmgut
  14 Ablageböcke (Fig. 1 und 2)
  15 Förderrollen (Fig. 1 und 2)
  16 Lager- und Getriebekästen
  17 elastische Antriebsvorrichtungen
  18 Durchbrüche (in 11)
  19 Schubvorrichtung
  20 Tragarme mit Rollenführung
  21 Zwischenräume zwischen Ablageböcken
  22 -
  23 -
  24 -
  25 Förderrollen (Fig. 3-5)
  26 Ablageböcke (Fig. 3-5)
  27 Führungsnuten (Fig. 5)
  28 Türen (Fig. 3-5)
  29 Durchbruch-Außenrand

Claims (10)

1. Verfahren zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen und dergleichen Wärmgut in einem Wärmofen, dessen Ofenraum für die Ablage und den Transport des Wärmguts mit einem Hubherd- bzw. Hubbalken-System ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmgut in den Ruhephasen während des Aufheizens auf den Ablageböcken eines Herd- oder Balkensystems gelagert ist, wonach für den Wärmgut-Transport beiderseits außerhalb des Ofenraumes angeordnete, quer zur Förderachse hin und her bewegliche Förderrollen in den Ofenraum bis unter das Wärmgut bewegt werden, daß danach die Wärmgutstücke infolge senkrechter Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken von den Förderrollen aufgenommen und durch deren Antrieb im Ofenraum transportiert werden, daß hiernach infolge erneuter senkrechter Relativbewegung zwischen den Förderrollen und den Ablageböcken leztere das Wärmgut wieder aufnehmen und die Föderrollen für die Zeit der nächsten Ruhephase aus dem Ofenraum bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmgut von den Förderrollen mit anfänglicher Schleichgangbewegung von den Ablageböcken abgehoben und in letzter Bewegungsphase mit gleicher Schleichgangbewegung wieder auf die Ablageböcke abgesenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmgut von den Ablageböcken eines Hubherd- bzw. Hubbalken-Systems über das Niveau der Förderrollen angehoben und nach deren Einfahren unter das Wärmgut mit einer Schleichgangbewegung auf die Förderrollen abgesenkt sowie nach der Förderbewegung erneut im Schleichgang der Ablageböcke von den Förderrollen abgehoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmgut von den Förderrollen angehoben und in der Förderrichtung bewegt wird, wobei die Wärmgutstücke gleichzeitig von den Förderrollen in Förderrichtung gedreht bzw. gekippt werden.

5. Wärmeofen für Brammen, Blöcke, Knüppel, Bleche und dergleichen Wärmgut mit einem Ofenraum, der zur Ablage und für den Transport der Wärmgutstücke mit einem Hubherd- bzw. Hubbalken-System ausgerüstet ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum (10) zu beiden Seiten des Hubherd- bzw. Hubbalken-Systems (14, 26) eine auf dessen Länge verteilte Anzahl Förderrollen (15, 25) aufweist, die außerhalb des Ofenraumes (10) quer zur Wärmgut-Förderrichtung hin- und herbeweglich angeordnet sind, daß ferner die Ofenraum-Seitenwände (11) den Förderrollen (15, 25) angepaßte Durchbrüche (18) aufweisen, durch welche die Förderrollen (15, 25) mit diskontinuierlichem Bewegungsablauf bis zum Eingriff in das Hubherd- bzw. Hubbalken-System (14, 26) einschiebbar und wieder herausziehbar sind, wobei die Förderrollen (15, 25) mindestens in der eingeschobenen Endlage in der Wärmgut-Förderrichtung drehbar sind und in der herausgezogenen Endlage von außerhalb des Ofenraumes (10) installierten Kühlluftleitungen luftgekühlt sind.

6. Wärmofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrollen (25) in der in den Ofenraum (10) eingeschobenen Endlage senkrecht bewegbar sind.

7. Wärmofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmgut-Ablageböcke (14) senkrecht bewegbar sind.

8. Wärmofen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmgut-Ablageböcke (14, 26) auf die Länge des Herd- oder Balkensystems in Sektionen mit Zwischenräumen (21) aufgeteilt sind, in die die Förderrollen (15, 25) in ihrer eingeschobenen Endlage eingreifen.

9. Wärmofen nach einem der Asprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrollen (25) ringförmige Führungsnuten (27) aufweisen.

10. Wärmofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (27) der Förderrollen (25) mindestens die Breite der Wärmgutstücke (13) aufweisen.