Anlage mit einem Wärmofen für auf Länge geschnittene Strangstücke einer Stranggiessanlage

Abstract

 Bei einer Anlage mit einem Wärmofen (1) im Walzwerk und einer Stranggießeinrichtung (3) wird eine transportable Warmhaltekammer (4) fur die auf Länge geschnittenen Strangstücke (2) vorgesehen, in der die Strangstücke gruppenweise von der Stranggießeinrichtung (3) zum Wärmofen (1) transportiert werden und im Pufferbetrieb kurzzeitig auf einem Speicherplatz (6) gespeichert werden. Hierdurch läßt sich Energie einsparen und die Qualität der Stähle verbessern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage mit einem Wärmofen für auf Länge geschnittene Strangstücke (Knüppel, Brammen, Blöcke) einer Stranggießanlage gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die beispielsweise in einer Knüppel-Stranggießanlage erzeugten heißen Metallstränge mit qudratischem Querschnitt einer Kantenlänge von beispielsweise 120 mm werden auf eine Länge von 9 oder 15 m geschnitten und auf Wendekühlbetten abgekühlt. Die Wendekühlbetten drehen die auf Länge geschnittenen Strangstücke (Knüppel) bei ihrem Quertransport mit jedem Schritt um 90°. Diese Verfahrensweise verhindert die einseitige Abkühlung des Knüppels durch die aufsteigende Kaltluft von unten und vermeidet damit das Durchbiegen des Knüppels. Nach dem Abkühlen werden die Knüppel zum Walzwerk transportiert und hier in einem Wärmofen, üblicherweise in einem Hubbalkenofen oder einem Stoßofen auf die erforderliche Walztemperatur erhitzt bevor sie dem Walzgerüst zugeführt werden. Auch die Erhitzung der Knüppel muß im Wärmofen wenigstens bis auf eine Temperatur von etwa 750° bis 800° C für unlegierten Stahl gleichmäßig erfolgen, um ein Verbiegen der Knüppel zu verhindern (DE-PS 24 36 334).

[0003] Aus Gründen der Energieeinsparung werden bei kombinierten Stahl-Walzwerken auch heiße Knüppel der Stranggießanlage in die Wärmöfen der Fertigstraßen eingesetzt. Selbst bei kurzen Transportwegen ist hierbei ein Temperaturabfall der heißen Knüppel auf dem Weg von derstranggießanlage zum Wärmofen nicht zu vermeiden. Da außerdem bestehende Anlagen in der Regel so konzipiert sind, daß die Leistung des Walzwerks größer als die des Stahlwerks ist, das Walzwerk also beispielsweise bei einem täglichen 16-Stunden-Betrieb die in einem täglichen 24-Stunden-Betrieb-des Stahlwerks erzeugten Knüppel verarbeiten kann, ist es erforderlich, einen Teil der erzeugten Knüppel abzukühlen und zu speichern, so daß auf das aufwendige Wendekühlbett an der Stranggießanlage nicht verzichtet werden kann.

[0004] Durch die DE-OS 27 06 345 ist eine Ofenanordnung zum Erwärmen von Brammen bekannt geworden, die aus mindestens zwei Einzelöfen, nämlich aus einem Stoßofen und einem Vorofen besteht, welche die Brammen nacheinander durchlaufen. Um Platz für die Stoßeinrichtung des Stoßofens zu schaffen ist die Durchlaufachse des Vorofens seitlich versetzt zu der des Stoßofens gelegt. Durch eine Ubergabevorrichtung werden die kalt in den Vorofen eingesetzten Brammen nach Durchlauf des Vorofens vor die Chargieröffnung des Stoßofens transportiert und durch die Stoßeinrichtung des Stoßofens in diesen eingesetzt. Das Einsetzen der kalten Brammen in den Vorofen erfolgt durch eine weitere Stoßeinrichtung. Der Vorofen wird durch die Abgase des Stoßofens beheizt. Einem Stoßofen können auch mehrere Voröfen zugeordnet werden. Mit dieser Ofenanordnung ist es möglich, die fühlbare Wärme der-Abgase des Stoßofens auszunutzen und damit die Wirtschaftlichkeit der Brammenerwärmung zu verbessern und den Durchsatz des Stoßofens zu erhöhen.

[0005] Durch die DE-AS 1 189 575 ist eine Ofenanordnung für das Erwärmen und das Nachwärmen von Knüppeln bekannt geworden, bei der der Wärmofen eine Vorwärmzone mit einer Chargier- öffnung für den kalten Einsatz und eine Hochtemperaturzone mit einer Chargieröffnung für warmen Einsatz enthält. Eine für beide Zonen gemeinsame Dechargieröffnung liegt in der Trennachse beider Zonen. Bei diesem Wärmofen brauchen die Knüppel jeweils nur_eine der Zonen zu durchlaufen, um zu dem für beide Zonen gemeinsamen Auslaß zu gelangen. Dies führt in Verbindung mit einer Heizung der Vorwärmzone durch die heißen Abgase der Hochtemperaturzone zu einem verbesserten thermischen Wirkungsgrad und einer verbesserten Betriebsweise des Wärmofens.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es bei einer Anlage gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 die Energieverluste noch weiter herabzusetzen und bei unterschiedlichen Stundenleistungen von Stahlwerk und Walzwerk einen Pufferbetrieb ohne wesentlichen Anstieg der Energieverluste zu ermöglichen. Die Anlage soll gegenüber bekannten Anlagen vereinfacht und die Betriebssicherheit erhöht werden.

[0007] Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0008] Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist quasi ein Teil des Wärmofens als transportable Kammer ausgebildet, die zwischen einer Aufnahmeposition in der Stranggießanlage und einer Abgabeposition unmittelbar vor der Chargieröffnung des Wärmofens transportierbar ist und beispielsweise ein Viertel des Einsatzgutes des Wärmofens, also z.B. 10 oder 15 Knüppel einer lange von beispielsweise 9 m faßt. Die Länge der Warmhaltekammer entspricht etwa der Breite des Stoßofens und durch Anpassung der öffnung der Warmhaltekammer auf einer Seite an die Chargieröffnung des Wärmofens sowie durch öffnungen an der gegenüberliegenden Seite an den Querschnitt der Schubstangen der Stoßeinrichtung wird der Wärmofen in der Abgabeposition der Strangstücke um eine Kammer ergänzt, aus der die in ihr enthaltenen Strangstücke mittels der Stoßeinrichtung in den Wärmofen chargierbar sind. Hierbei ist ein guter Abschluß auch im Eintrittsbereich der Schubstangen der Stoßeinrichtung in die Kammer gewährleistet. Sind die Öffnungen der Warmhaltekammer durch Klappen oder Schieber verschließbar, dann kann die Abkühlung der eingesetzten heißen Strangstücke während der Lagerung oder des Transports unter 25°C pro Stunde gehalten werden. Damit ist auch eine Speicherung über einen Zeitraum von 8 Stunden, wie er bei einem Pufferbetrieb auftreten kann möglich, ohne daß die Temperatur um mehr als 150° bis 200° C abfällt. Werden die Strangstücke unmittelbar hinter der Trennvorrichtung für den Strang in der Stranggießanlage mit einer Temperatur von etwa 1000° C in die Warmhaltekammer eingesetzt, dann liegt ihre Temperatur selbst nach 8 Stunden noch oberhalb 800° C und es sind keine besonderen Maßnahmen im Wärmofen erforderlich, um eine gleichmäßige Erwärmung auf Walztem- ^peratur sicherzustellen. Innerhalb des Wärmofens sind selbst bei einseitiger Erhitzung von oben keine Verbiegungen zu befürchten, so daß der Wärmofen niedrig und damit auch effizienter ausgebildet werden kann. Eine Vorwärmzone im Wärmofen ist entbehrlich.

[0009] Bei einem Pufferbetrieb ist es selbstverständlich erforderlich, mehrere Warmhaltekammern und einen Speicherplatz längs des Transportweges, möglichst in der Nähe des Wärmofens vorzusehen. Der Transport kann über eine Krananlage oder über einen Schienenweg erfolgen. Von der Transportart hängt die Größe der Warmhaltekammer ab. Das Gesamtgewicht wird bei einer Krananlage zwischen 3 und 15 t liegen.

[0010] Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von 6 Figuren näher erläutert. Es-zeigen

Fig. 1 ein Prizipbild einer erfindungsgemäßen Anlage, bei der der Transportweg der Warmhaltekammern veranschaulicht ist;

Fig. 2 schematisch einen Wärmofen in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 den Wärmofen mit einer Warmhaltekammer in Abgabeposition;

Fig. 4 und 5 in einer Seitenansicht und in einer Querschnittsansicht eine Warmhaltekammer;

Fig. 6 einen Wärmofen, der mit kalten und heißen Knüppeln beschickt werden kann mit einer Warmhaltekammer.

[0011] Die Prinzipdarstellung nach Fig. 1 zeigt einen einer Walzstraße zugeordneten Wärmofen 1 für Knüppel 2, die in einer Stranggießanlage 3 erzeugt werden. Für den gruppenweisen Transport der von der Stranggießanlage 3 gelieferten, heißen Knüppel sind transportable Warmhaltekammern 4 vorgesehen, die zwischen einer Aufnahmeposition 4/1 hinter der nicht dargestellten Trennvorrichtung für den Strang der Stranggießanlage und einer Abgabeposition 4/2 zwischen der Chargieröffnung des Wärmofens 1 und einer Stoßeinrichtung 5 transportierbar sind. Der Transportweg ist durch Pfeile-markiert. Neben dem Transportweg ist ein Speicherplatz 6 für mehrere Warmhaltekammern 4 vorgesehen.

[0012] Die schematische Darstellung des Wärmofens 1 nach Fig. 2 läßt die sich nahezu über die gesamte Breite des Ofens erstreckende Chargieröffnung 7 und die Dechargieröffnung 8 erkennen. Mit 9 ist ein Rauchgasabzug angedeutet. Der Ofen kann in bekannter Weise als Stoßofen oder als Hubbalkenofen ausgebildet sein. Seine öffnungen sind durch nicht dargestellte Klappen verschließbar.

[0013] Fig. 3 stellt den Wärmofen nach Fig. 2 mit einer in Abgabeposition 4/2 befindlichen Warmhaltekammer 4 dar. Es sind 4 Schubstangen 10 einer im übrigen nicht dargestellten Stoßeinrichtung 5 veranschaulicht, die in dem Querschnitt der Stoßstangen angepaßte zweite öffnungen 11 eingreifen.

[0014] Fig. 4 stellt eine Warmhaltekammer 4 in der Ansicht IV-IV von Fig. 3, d.h. vom Wärmofen 1 her gesehen dar. Fig. 5 veranschaulicht die Schnittansicht V-V von Fig. 4 der Warmhaltekammer.

[0015] Danach ist die Warmhaltekammer 4 in Form eines langgestreckten Quaders ausgebildet, an dessen einer Längsseite 12 eine der Chargieröffnung 7 des Wärmofens 1 angepaßte erste Öffnung 13 und an deren gegenüberliegender Längsseite 14 dem Querschnitt der Schubstangen 10 der Stoßeinrichtung 5 (vergl. Fig. 3 und 1) angepaßte zweite öffnungen 11 vorgesehen sind. Sowohl die erste öffnung 13 als auch die zweiten öffnungen 14 sind durch Schieber, Klappen oder dergleichen verschließbar. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 5 lediglich ein Schieber 15 einer zweiten öffnung 11 dargestellt.

[0016] Die Warmhaltekammer 4 besteht bei dem dargestellten Beispiel aus einer Stahlkonstruktion 16, durch die die die Kammer bildenden Wände 17 aus einem wärmeisolierenden Material, wie wärmeisolierenden Matten oder einer Ausmauerung, getragen werden. Quer zu den Längsseiten 12 und 14 verlaufen innerhalb der Warmhaltekammer Gleitschienen 18,-auf denen die Knüppel 2 gelagert sind. In der Tragkonstruktion 16 sind für Transportzwecke ösen 19 vorgesehen.

[0017] Es wird nun anhand der Fig. 1 bis 5 die Betriebsweise der beschriebenen Anlage erläutert. Hierbei wird angenommen, daß eine zweisträngige Stranggießanlage mit einer Leistung von 25 t ^pro Betriebsstunde und ein Stabstahlwalzwerk mit einer Leistung von 33,5 t pro Betriebsstunde, was einer Leistung von 45 t pro Walzstunde entspricht, zur Verfügung stehen. Die Arbeitszeit an der Stranggießanlage sei 24 Stunden/Tag und die des Walzwerks 16 Stunden/Tag.

[0018] Während des Stillstandes des Walzwerkes wurden an der Stranggießanlage die in 8 Stunden erzeugten Knüppel von 20 Warmhaltekammern mit einem Aufnahmevermögen von jeweils 10 Knüppeln (120 mm x 120 mm x 9000 mm mit einem Gewicht pro Knüppel von etwa 1000 kg) aufgenommen. Die Temperatur der eingesetzten Knüppel betrug an der Stranggießanlage 980° C (gemessen an der Oberfläche). Die Warmhaltekammern wurden jeweils nach dem Einsetzen der Knüppel mittels einer nicht dargestellten Stoßeinrichtung in der Stranggießanlage 3 durch einen Kran einzeln zum Speicherplatz 6 im Walzwerk befördert und dort abgesetzt. Nach 8 Stunden wurden die Warmhaltekammern 4 der Reihe nach in die Abgabeposition 4/2 gebracht und die in den Kammern befindlichen Knüppel durch die Stoßeinrichtung 5 in den Wärmofen befördert. Die Temperatur der Knüppel in der ersten Warmhaltekammer, die 8 Stunden gelagert hatte, betrug hierbei noch 800° C. Der innerhalb 8 Stunden gespeicherte Knüppelvorrat war wegen der größeren Leistung des Walzwerks nach 5 Stunden aufgearbeitet. D.h. nach dieser Zeitspanne wurden die.Knüppel der 20. Kammer in den Wärmofen eingesetzt. Hierbei betrug die Knüppeltemperatur noch 850° C.

[0019] Jeweils nach Entleeren einer Warmhaltekammer in der Abgabeposition 4/2 wurde diese über den in Fig. 1 dargestellten Weg mit dem Kran zur Aufnahmeposition 4/1 in der Stranggießanlage 3 zurückgebracht und nach dem Beschicken mit jeweils 10 Knüppeln zum Speicherplatz befördert.

[0020] Nach 16 Stunden war der Vorrat an gespeicherten Knüppeln aufgearbeitet, die Oberflächentemperatur der in den Wärmofen eingesetzten Knüppel betrug etwa 960° C.

[0021] Der durchschnittliche Wärmeverbrauch pro t Stahl betrug bei Verwendung der Wärmekammer 0,628 x 10⁶ kJ, während er ohne Verwendung von Wärmekammern 1,591 x 10⁶ kJ, also etwa das 2,5-fache betrug. Durch Verwendung der Warmhaltekammern konnte somit bei der beschriebenen Verfahrensweise mehr als die Hälfte der Energie eingespart werden.

[0022] Der Vorteil der Wärmekammern besteht nicht nur in einer wesentlichen Energieeinsparung, sondern auch in einer Qualitätsverbesserung der Stähle, da durch das Warmhalten bei hohen Temperaturen ein Diffusionsausgleich über einen längeren Zeitraum als bisher stattfindet. Da darüber hinaus in dem Temperaturbereich oberhalb 750° C der bei Verwendung der Warmhaltekammern auch dann eingehalten werden kann, wenn im Pufferbetrieb Kammern bis zu 8 Stunden gespeichert werden (die Abkühlung beträgt weniger als 25° C pro Stunde), auch keine Verbiegungen der Knüppel zu befürchten sind, kann die Gewölbeunterkante des Wärmofens sehr tief gehalten werden, wodurch sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten der heißen Abgase erzielt und Konvektionswärme gewonnen wird. Außerdem kann beim Wärmofen die Vorwärmzone entfallen. Es genügt, wenn der Wärmofen eine Hochtemperatur- bzw. Ausgleichzone aufweist, in der die oberhalb 750° C heißen Knüppel auf die Walztemperatur erhitzt werden.

[0023] Fig. 6 stellt im Schnitt einen Wärmofen 21 dar, der eine Hochtemperaturzone 22 und eine Vorwärmzone 23 aufweist. Der Wärmofen besitzt eine erste Chargieröffnung 24 in die Hochtemperaturzone und eine zweite Chargieröffnung 25 in die Vorwärmzone sowie eine Dechargier- bzw. Auszugöffnung 26 etwa in der Mitte der Hochtemperaturzone. Vor der ersten Chargieröffnung 24 befindet sich die Abgabeposition 4/2 der Warmhaltekammer 4, aus der mittels der Stößel 10 der Stoßvorrichtung 5 die in der Warmhaltekammer befindlichen heißen Knüppel 2 in die Hochtemperaturzone 22 des Wärmofens 21 eingesetzt werden können. Vor der zweiten Chargieröffnung 25 befindet sich eine zweite Stoßeinrichtung27 zum Einsetzen kalter Knüppel 28 in die Vorwärmzone 23. Der Vorwärmofen 6 ist somit geeignet, zur Verarbeitung sowohl kalten Einsatzmaterials wie auch durch Warmhaltekammern 4 heiß gehaltenen Einsatzmaterials.

[0024] Obwohl als Transporteinrichtung für die Warmhaltekammern eine Krananlage beschrieben wurde, sind selbstverständlich auch andere Transportmittel, insbesondere ein Schienenweg möglich. Außerdem ist es auch möglich, die Warmhaltekammern mit einer Heizung zu versehen, oder eine Beheizung am Speicherplatz 6 vorzusehen. Da die Warmhaltekammer in der Abgabeposition dicht an den Wärmofen anschließt und die erste öffnung 13 an die Chargieröffnung 7 bzw. 24 angepaßt ist, kann die Warmhaltekammer durch Einleiten der heißen Abgase aus dem Wärmofen auch als Vorwärmzone oder Vorwärmkammer betrieben werden.

Ansprüche

1. Anlage mit einem Wärmofen (1, 21) für auf Länge geschnittene Strangstücke (Knüppel; Brammen, Blöcke) (2) einer Stranggießanlage (3), der eine Chargier- und eine Dechargier-öffnung (7, 8; 24, 26) für die Strangstücke(2) aufweist,
mit einer vor der Chargier-öffnung (7, 24) angeordneten Stoßeinrichtung (5), die wenigstens zwei in Richtung der Chargier-öffnung verfahrbare Schubstangen (10) enthält,
mit einer wärmeisolierten Kammer (4), in die die Strangstücke (2) vor dem Einsetzen in den Wärmofen (1, 21) gebracht werden und
mit einer Transporteinrichtung für den Transport der Strangstücke (2) von der Stranggießanlage (3) zum Wärmofen (1, 21), dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer als transportable Warmhaltekammer (4) ausgebildet ist, die durch die Transporteinrichtung zwischen einer Aufnahmeposition (4/1) für die Strangstücke hinter der Trennvorrichtung für den Strang der Stranggießanlage (3) und einer Abgabeposition (4/2) zwischen der Chargier-öffnung (7, 24) des Wärmofens (1, 21) und der Stoßeinrichtung (5) transportierbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmhaltekammer (4) in Form
eines langgestreckten Quaders ausgebildet ist und an einer Längsseite (12) eine der Chargier-öffnung (7, 24) des Wärmöfens (1, 21) angepaßte erste öffnung (13) und an der gegenüberliegenden Längsseite (14) dem Querschnitt der Schubstangen (10) der Stoßeinrichtung (5) angepaßte zweite Öffnungen (11) vorgesehen sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß neben dem Transportweg ein Speicherplatz (6) für mehrere Warmhaltekammern (4) vorgesehen ist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten öffnungen (11) der Warmhaltekammer verschließbar sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die erste öffnung (13) verschließbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Warmhaltekammer quer zu ihren Längsseiten (12, 14) verlaufende Gleitschienen (18) aufweist.

7. Warmhaltekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie wenigstens einen Brenner enthält.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmofen nur eine Hochtemperaturzone (22) enthält.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmofen eine Hochtemperaturzone (22) mit einer Chargier-öffnung (24) auf der Seite der Abgabeposition (4/2) der Warmhaltekammer (4) sowie eine Vorwärmzone (23) mit einer zweiten Chargier- öffnung (25) für kalte Strangstücke auf der gegenüberlie- genden Seite des Wärmofens (21) enthält.

Zeichnung