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Glühen nennt man den Prozess, bei dem Metall, Glas und andere Materialien weniger spr?de und besser bearbeitbar gemacht werden. In der Stahlindustrie wird der Stahl aufgeheizt und nach einem bestimmten W?rmeprofil behandelt. Das Ergebnis ist eine bessere Formbarkeit und das Entfernen von Spannungen, die in der sp?teren Bearbeitung zu Fehlern führen k?nnen.

Single-Stack-Haubenglüh?fen

Im Gegensatz zum Bandglühverfahren, bei dem in ca. 15 Minuten die Stahlspule abgewickelt, behandelt und wieder aufgewickelt wird, werden bei dem Haubenglühofen die gesamten Spulen in kleinen ?fen ca. 3 Tage aufgeheizt.

In der Regel werden vier bis fünf Spulen auf einem festen Sockel aufgestapelt und bedeckt. Anschlie?end wird ein mobiler Ofen über den Stapel herabgesenkt. Abbildung 1 zeigt zeigt einen typischen, gasbefeuerten Single-Stack-Haubenglühofen. Die Spulen haben ein Gewicht zwischen 10 und 20 Tonnen.

Der Raum zwischen innerer Abdeckung und Ofen wird durch eine Gas-/Luft-Verbrennung beheizt. Die HNX-Innenseite der Abdeckung wird durch einen Lüfter belüftet, um den Spulen die W?rme zuzuführen. Die Brenner sind tangential entlang des Umfangs des Ofens angeordnet. Am Ofen sind Steckanschlüsse für die Anbindung von Gas, elektrischem Regelventil, Stellmotor und Thermoelementen.

Um die Abkühlung nach dem Durchglühen zu beschleunigen, wird der HNX über einen W?rmeaustauscher abgekühlt.

Atmosph?renregelung

Um die Oxidation auf dem Stahlband zu vermeiden, besteht die Atmosph?re innerhalb des Ofens aus einem Gemisch aus H2 und N2 (aufgespaltener Ammoniak NH3 liefert 5% H2 und 95% H2). Aufgrund seiner erh?hten Leitf?higkeit wird in manchen Anwendungen jedoch nur Wasserstoff verwendet. Die ?fen selbst sind gegen Gasaustritt abgedichtet und stehen unter leicht erh?htem Druck.

Thermische Profile & Anlassregelung

Bei der Arbeit mit einem Single-Stack-Haubenglühofen werden nur zwei Regelkreise ben?tigt, die alle n?tigen Basisinformationen für ein übergeordnetes Leitsystem zur Verfügung stellen.

Die Ventile für Gas und Luft sind mechanisch verbunden, damit sie zusammen reagieren und das richtige Verh?ltnis über die gesamte Motorlaufstrecke beibehalten. Die Verbindung wird über einen elektrischen Motor bewegt und das Regelmodul beinhaltet einen Algorithmus für die Steuerung (sto?freie Regelung) der Gasventilposition. Zwei Digitalausg?nge sind für ?ffnen und Schlie?en der Motorspulen vorgesehen. Die Werte für die Gesamtmotorlaufzeit (Ende-zu-Ende) und die Minimale Impulszeit des Motors werden in das Regelmodul eingegeben. Der Eingang zum ?ffnen-Schlie?en-Algorithmus ist der PID-Ausgang des Gas-Regelkreises, kaskadiert vom Master-Temperaturregler.

Der Sollwert des Temperaturreglers stellt den Temperzyklus (Behandlungszyklus) dar. Die Parameterwerte, die den Zyklus definieren, werden durch den Bediener zum Regler geladen. Der Bediener bestimmt auch den Temperprozess. Die Werte beinhalten:

  • Tempernummer
  • Rampensteigung
  • Durchglühtemperatur
  • Durchglühzeit
  • HNX-Vortemperatur
  • Bandtemperatur

Ist das Temperaturprofil zum Regler geladen, folgt dieser automatisch den Werten des Profils. Zun?chst arbeitet der Regelkreis auf der HNX-Temperatur. überschreitet jedoch die Differenz zwischen HNX und Stahltemperatur (Sockel-Thermoelement) einen bestimmten, voreingestellten Wert, wird die Rampe eingefroren. Die Rampe l?uft weiter, bis HNX die Stahl-Durchglühtemperatur plus die HNX-Vortemperatur erreicht hat. Danach regelt der Regler auf der Stahltemperatur. Sobald die Durchglühtemperatur erreicht wird, wird ein Durchglühtimer gestartet, bei dessen Ablauf das Gasventil geschlossen wird. Der Stahl kühlt aus, bis die Temperatur erreicht wird (normalerweise 550°C), bei welcher der Lüfter für die beschleunigte Kühlung gestartet wird. Bei etwa 100°C wird der Lüfter abgeschaltet und der Ofen kann entfernt werden.

W?hrend des Zyklus liefert der Regler folgende Informationen zurück:

  • Tempernummer
  • Rampensteigung
  • Zyklus gestartet
  • Durchglühen gestartet
  • Stahlregelung
  • Durchglühen beendet
  • Gasverbrauch
  • HNX-Temperaturüberschreitung
  • Kühlwasser-Temperaturüberschreitung
  • Basislüfter eingeschaltet

Die Eurotherm-L?sung für einen Single-Stack-Haubenglühofen beinhaltet:

  • Sicheren Einsatz von Gas (Schutzgas)
  • Engmaschige Temperaturregelung zur Verhinderung von überschwingern
  • Optimale Verwendung des Atmosph?regases
  • Unbegrenzte Anzahl von Rezepten zur Minimierung von Bedienfehlern und Eingabe von kundeneigenen Materialklassen
  • Effiziente und kundeneigene Chargenreporte liefern wertvolle Produktionsdaten
  • Kosteneffiziente Erweiterungsm?glichkeiten für zus?tzliche Durchglühsockel

Multi-Stack-Haubenglüh?fen

In der Stahlindustrie werden neben den Single-Stack- auch Multi-Stack-Haubenglüh?fen verwendet. Abbildung 2 zeigt einen Multi-Stack-Haubenglühofen. Diese ?fen werden für das Durchglühen bei hohen Temperaturen (über 1000°C) verwendet, das für elektrischen Stahl für Transformatoren und spezielle Applikationen notwendig ist. Als Atmosph?rengas wird Wasserstoff verwendet und der Ofen wird elektrisch beheizt.

Die ?fen sind in acht Batterien aufgeteilt. Jede Batterie enth?lt vier Sockel von denen jeder vier Stapel mit je zwei Spulen aufnehmen kann.

Für jede Batterie mit vier Sockeln stehen zwei elektrische Versorgungen zur Verfügung, so dass immer nur zwei Sockel gleichzeitig beheizt werden k?nnen. Im Normalfall werden also zwei Sockel beheizt, w?hrend ein Sockel abgekühlt und der letzte Sockel be- oder entladen wird.

Mobile ?fen, die für jeden Sockel verwendet werden k?nnen, enthalten vier Heizzonen plus eine fünfte auf Bodenh?he. Für jede elektrische Versorgung werden die fünf Heizzonen im Ein/Aus-Modus oder im zeitproportionalen Modus geregelt. Ein Versorgungsregelmodul sammelt und speichert die analogen Eing?nge von den entsprechenden Sockeln, abh?ngig von der verwendeten Versorgung. Für die Regelung wird aus den zwei Messwerten der Sockeltemperaturen der Mittelwert gebildet.

Ebenso werden folgende Funktionen vom Regelmodul geliefert:

  • Die durchschnittliche Zonentemperatur wird berechnete und verwendet, falls das Zonenthermoelement defekt ist.
  • Ein Wasserstoff-Toleranz-Flag wird gesetzt, wenn alle Zonen über 610°C liegen.
  • Die Digitaleing?nge der Spannungsversorgungen werden überprüft (es darf nur ein Sockel für jede Versorgung ausgew?hlt werden und nur eine Versorgung darf auf einen Sockel geschaltet werden).

Ein zus?tzliches Regelmodul bietet eine überwachung der Zonenheizelemente. Der aktuell flie?ende Strom durch jede Phase der Zonenelemente wird mit dem Bedarf verglichen. Wird durch den Strom ein Leerlauf im Ein-Zustand (hoher Widerstand) oder Kurzschluss im Aus-Zustand (geschwei?ter Kontakt) angezeigt, wird ein Abweichungsalarm ausgel?st. Alle Str?me werden summiert und liefern die Gesamtleistung.

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