Haubenglühofen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Haubenglühofen sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 11.

[0002] Bei der Herstellung von kaltgewalztem Stahlband, das in Fachkreisen auch als "Kaltband" bezeichnet wird, wird ein zuvor durch Walzen oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Stahls erzeugtes Warmband durch einen oder mehrere weitere Kaltwalzvorgänge bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisationstemperatur auf eine Dicke von weniger als 3,0 mm heruntergewalzt, wodurch sich Feinblech in einem Dickenbereich von 3 mm bis 0,5 mm oder gar weniger erzeugen lässt. Aufgrund der beim Kaltwalzvorgang erfolgenden Streckung des Metallgefüges in der Verformungsrichtung steigt dabei die Festigkeit des Werkstoffs an, wohingegen seine Verformbarkeit aufgrund der entstehenden Kaltverfestigung gleichzeitig abnimmt. Durch die Kaltverfestigung ist das Kaltband für eine direkte Weiterverarbeitung zu spröde und wird aus diesem Grunde im Anschluss an den Kaltwalzprozess oftmals rekristallisierend geglüht, um hierdurch die Umformbarkeit des Werkstoffs wieder herzustellen. Beim Rekristallisationsglühen handelt es sich um eine Wärmebehandlung des Kaltbandes, welche darin besteht, dass der Werkstoff auf eine definierte Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur von in etwa 750 Grad Celsius erwärmt, das Temperaturniveau für eine vorgegebene Zeitdauer von mehreren Stunden gehalten und der Werkstoff anschließend in definierter Weise entsprechend einem vorgegebenen Temperaturverlauf abgekühlt wird.

[0003] Der Prozess, der hierfür bei der Anmelderin eingesetzt wird, ist das sogenannte Haubenglühen, bei welchem das Kaltband zu einem Coil aufgerollt wird, und mehrere dieser Coils übereinander unter einer geschlossenen, durch Gasbrenner erwärmten Heizhaube bei Temperaturen zwischen 500 Grad und 800 Grad Celsius in einer Schutzgasatmosphäre aus H₂ oder NH_x geglüht werden, um die aufwändig erzeugte blanke und glatte Oberfläche des Kaltbandes nicht zu zerstören.

[0004] Ein zuvor beschriebener Haubenglühofen, der während der Aufheizphase ausschließlich mit Gas betrieben wird, ist beispielsweise aus der DE 1 186 888 A1 bekannt.

[0005] Aus der AT 507 423A4 ist eine Haubenglühanlage mit zwei Glühsockeln zur Aufnahme von Glühgut bekannt, auf die jeweils eine Schutzhaube aufsetzbar ist, unter der das Glühgut in einer Schutzgasatmosphäre mittels eines Gebläses umgewälzt wird. Über die Schutzhaube ist von außen her eine durch Gasbrenner beheizbare Heizhaube oder alternativ eine elektrisch beheizbare Heizhaube aufsetzbar, um die Schutzhaube von außen her mit thermischer Energie zu beaufschlagen.

[0006] Darüber hinaus ist aus der DE 479 851 ein Glühofen bekannt, bei dem zur Erwärmung des im Ofen zirkulierten Schutzgases ein Erhitzer mit einem Gasbrenner hoher Leistung eingesetzt wird, dem zur Feinregulierung der Temperatur des vorerhitzten Schutzgases ein elektrischer Erhitzer strömungsmäßig nachgeordnet ist. Die Schrift gibt keinen Hinweis darauf, das durch den Ofen zirkulierte Schutzgas entweder ausschließlich mit dem Gaserhitzer oder alternativ ausschließlich mit dem elektrischen Erhitzer zu erwärmen.

[0007] Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Haubenglühofen sowie ein Verfahren zu Betreiben eines solchen Haubenglühofens zu schaffen, mit denen sich Leistungsschwankungen in einem öffentlichen Stromnetz vergleichmäßigen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 und 11 gelöst.

[0008] Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0009] Gemäß der Erfindung umfasst ein Haubenglühofen zur thermischen Behandlung von kaltgewalztem Stahlband einen Sockel mit einer darauf aufsetzbaren Schutzhaube, unter der ein Schutzgas, bevorzugt Wasserstoff oder ein anderes inertes Gas, durch einen Gasbrenner erwärmt und durch ein Gebläse zirkuliert wird. Das Stahlband ist bevorzugt ein zu einem Coil aufgerolltes Stahlband, das durch einen vorhergehenden Kaltwalzvorgang kalt verfestigt wurde. Das Stahlband wird in der Schutzgasatmosphäre durch das erwärmte Schutzgas über mehrere Stunden hinweg auf eine Temperatur erwärmt, die bevorzugt oberhalb der Rekristallisationsglühtemperatur für den zu glühenden Stahlwerkstoff liegt und wenigstens 500 °C beträgt.

[0010] Der erfindungsgemäße Haubenglühofen zeichnet sich dadurch aus, dass dieser zusätzlich zu dem Gasbrenner eine elektrische Heizeinrichtung enthält, die eine thermische Heizleistung besitzt, welche im Wesentlichen der Heizleistung des Gasbrenners entspricht, und die so ausgelegt ist, dass das Stahlband im Haubenglühofen durch die elektrische Heizeinrichtung allein bei abgeschaltetem Gasbrenner auf eine Temperatur oberhalb von 500°C, bevorzugt oberhalb der Rekristallisationsglühtemperatur des Stahlwerkstoffs erwärmt werden kann, die in der Regel im Bereich von ca. 730 °C liegt.

[0011] Obgleich prinzipiell die Beheizung des Ofens durch lediglich einen einzigen Gasbrenner erfolgen kann, sind bevorzugt jedoch mehrere solcher Gasbrenner vorgesehen, deren Flammen auf die Außenseiten einer Schutzhaube gerichtet sind, in deren Innenraum das Schutzgas und die zu erhitzenden Stahlband-Coils aufgenommen sind.

[0012] Der erfindungsgemäße Haubenglühofen besitzt den Vorteil, dass dieser in höchstem Maße ökonomisch betrieben werden kann. So ist es zunächst einmal möglich, den Ofen bei einer hohen Auslastung des öffentlichen Stromnetzes in bekannter Weise allein über den Gasbrenner zu betreiben, wodurch sich aufgrund der hohen Effizienz und im Vergleich zu elektrischem Strom günstigen Energiekosten für das hierzu eingesetzte Gas, bei dem es sich bevorzugt um Erdgas handelt, vergleichsweise günstige Betriebskosten ergeben.

[0013] Wenn es aufgrund von Überkapazitäten im öffentlichen Stromnetz zu einem Überangebot an Energie kommt, kann insbesondre während einer Aufheizphase der Betrieb der Gasbrenner innerhalb kürzester Zeit, z.B. innerhalb von 1 bis 2 Minuten, unterbrochen und die elektrische Heizeinrichtung aktiviert werden, wodurch die Spitzenlast im öffentlichen Netz in vorteilhafter Weise verringert wird. Bei den üblichen Dimensionierungen des erfindungsgemäßen Haubenglühofens liegt beispielsweise die Heizleistung des, bzw. der Gasbrenner sowie bevorzugt auch der elektrischen Heizeinrichtung jeweils insgesamt im Bereich von z.B. 1800 kW, wodurch sich über die Dauer einer Aufheizphase hinweg, die z. B. 10 Stunden betragen kann, eine erhebliche Entlastung des öffentlichen Stromnetzes ergibt. Da die elektrische Energie in Zeiten einer Überkapazität von elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz von Großabnehmern, die jederzeit Leistungen im Bereich von ca. 2000 KW abnehmen, erheblich günstiger oder gar umsonst bezogen werden kann, lässt sich der erfindungsgemäße Haubenglühofen während der zuvor erwähnten Spitzenlastphasen kostengünstiger als mit Gas betreiben. Der Hintergrund hierfür besteht darin, dass von Seiten der Netzbetreiber ein erhebliches Interesse daran besteht, Beschädigungen des Leitungsnetzes sowie der daran angeschlossenen Verbraucher durch Überspannungen zu vermeiden.

[0014] Weiterhin eröffnet die erfindungsgemäße Kombination aus elektrischer Heizeinrichtung und Gasheizeinrichtung bei einem gleichzeitigen Betrieb derselben die Möglichkeit, die Aufheizphasen gewünschten Falls zu verkürzen, wodurch sich insbesondere die Zeitdauer für einen einzelnen Glühvorgang reduzieren und dadurch die betriebswirtschaftliche Effizienz einer Anlage mit einer Vielzahl von Haubenglühöfen, z. B. 10 oder 20 Haubenglühöfen, insgesamt erhöhen lässt, obgleich beim Aufheizen des erfindungsgemäßen Haubenglühofens aufgrund der zusätzlich zum Gas eingesetzten elektrischen Energie zunächst einmal höhere Kosten entstehen.

[0015] Um beim Auftreten eines Überschusses an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz die Gaszufuhr zum Brenner zu unterbrechen und im Anschluss oder auch gleichzeitig dazu die elektrische Heizeinrichtung zu aktivieren, ist vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung vorgesehen. Diese deaktiviert die Brenner und aktiviert die elektrische Heizeinrichtung vorzugsweise anhand von externen Befehlen oder Daten, die ihr z.B. von einer zentralen Leitstelle des Stromnetzbetreibers zugeleitet werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Steuerungseinrichtung die momentane Spannungs- und/oder Frequenzlage im zugeordneten Teil des Stromnetzes ggf. auch selbständig überwacht und beim Überschreiten von festgelegten Sollwerten, die ein Maß für die momentane Last des Stromnetzes darstellen, den Gasbrenner selbständig deaktiviert und die elektrische Heizeinrichtung aktiviert.

[0016] Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrische Heizeinrichtung eine Vielzahl von einzelnen elektrischen Heizeinrichtungen mit geringerer Leistung, und die Steuerungseinrichtung, welche die Heizeinrichtungen steuert, verbindet diese beim Umschalten auf den elektrischen Heizbetrieb einzeln oder auch in kleineren Gruppen nacheinander elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Schaltleistung zum Ein- und Ausschalten der Heizeinrichtung um ein Vielfaches geringer ist, als dies bei einem gleichzeitigen Umschalten sämtlicher Heizeinrichtungen der Fall ist, wodurch sich deutlich kostengünstigere elektrische Schaltelemente einsetzen lassen.

[0017] Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haubenglühofens ist die Schutzhaube von einer Glühhaube umgeben, an der die Brenner aufgenommen sind. Zwischen der Schutzhaube und der Glühhaube ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung ein Brennraum definiert ist, in welchem die Flamme und das heiße Abgas des Gasbrenners die Außenseite der Schutzhaube mit thermischer Energie beaufschlagen. Die elektrische Heizeinrichtung befindet sich demgegenüber in vorteilhafter Weise unterhalb des Gasbrenners und/oder in einem gegenüber dem Brennraum radial zurück versetzten Abschnitt der Heizhaube außerhalb des Abgasstroms, wodurch die elektrische Heizeinrichtung durch das aufströmende heiße Abgas des oder der Brenner während des Brennerbetriebs nicht zusätzlich erwärmt wird. Hierdurch kann eine zusätzliche Kühleinrichtung für die Heizeinrichtung entfallen, und deren Lebensdauer erhöht sich aufgrund der kühleren Arbeitstemperaturen insgesamt.

[0018] Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beaufschlagt die elektrische Heizeinrichtung die Außenseite der Schutzhaube, die insbesondere aus Metall, insbesondere aus thermisch hochbelastbaren Stahl gefertigt ist, mit thermischer Energie, um das im Innenraum der Schutzhaube zirkulierende Schutzgas durch die Wandung der Schutzhaube hindurch indirekt zu erwärmen. Die elektrische Heizeinrichtung umfasst bei dieser Ausführungsform der Erfindung eine Vielzahl von elektrisch betriebenen NIR-Strahlern, welche an der Wand der bevorzugt thermisch isolierten Heizhaube aufgenommen sind und die Außenseite der Schutzhaube direkt mit Infrarotstrahlung beaufschlagen. Derartige NIR-Strahler sind aus dem Stand der Technik bekannt und können in größeren Stückzahlen zu vergleichsweise geringen Kosten bezogen werden. Die bekannten NIR-Strahler werden z.B. zur lokalen Erwärmung von Metallwerkstücken oder sonstigem Material eingesetzt und zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Durch den Einsatz von NIR-Strahlern, die z.B. von der Firma Heraeus-Nobelight GmbH in Kleinostheim, Deutschland als Module vertrieben werden, und die z.B. eine Strahlungsleistung von 4 KW bei einer Länge von 1 m und einem Durchmesser von ca. 2 cm besitzen, ergibt sich der Vorteil, dass sich die Innenwand der Heizhaube im unteren Teil nahezu vollständig mit mehreren einhundert stehenden Strahlern belegen lässt. Die Strahler sind z.B. als stabförmige Röhren ausgestaltet und werden bevorzugt zusammen mit einem rückseitigen Reflektor stehend nebeneinander an der Innenwand der Heizhaube befestigt, so dass die gesamte Infrarotstrahlung durch die Reflektoren in Richtung auf die Außenseite der Schutzhaube geleitet wird. Durch den Einsatz der zuvor genannten Strahler ergibt sich der Vorteil, dass sich bestehende Schutzhauben unabhängig von ihrem Durchmesser gewünschten Falls mit einer Heizeinrichtung nachrüsten lassen. Hinzu kommt, dass die Strahler, die jeweils mit einer Spannung von z.B. 230 V oder 400 V betrieben werden, durch geeignete elektrische Schalteinrichtungen, wie z.B. Schütze, mit geringem Aufwand nacheinander oder auch gruppenweise innerhalb von wenigen Sekunden mit dem zu entlastenden Stromnetz verbunden werden können, ohne dass Schaltleistungen auftreten, die nur mit einem erheblichen technischen Aufwand und unter besonderen Schutzvorkehrungen geschaltet werden können.

[0019] Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Schutzgas über ein weiteres Gebläse in einem geschlossenen Kreislauf durch einen außerhalb der Schutzhaube angeordneten Wärmetauscher zirkuliert, der von der elektrischen Heizeinrichtung von außen her mit thermischer Energie beaufschlagt wird, um das durch den Wärmetauscher hindurch zirkulierte Schutzgas zu erwärmen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die von der elektrischen Heizeinrichtung, die z.B. auch eine induktiv wirkende Heizeinrichtung oder auch eine ohmsche Widerstands-Heizeinrichtung sein kann, bereit gestellte Wärmeenergie nicht durch die Wand der Schutzhaube hindurch sondern direkt auf das Schutzgas übertragen wird, wodurch sich der Wirkungsgrad zusätzlich verbessert. Einen weiteren Vorteil stellt es bei dieser Ausführungsform dar, dass die bisher eingesetzten Schutzhauben und auch Heizhauben weiterhin verwendet werden können, und die Heizleistung der elektrischen Heizeinrichtung durch die Wahl der Größe des eingesetzten Wärmetauschers mit vergleichsweise geringem Aufwand dem gewünschten Wert angepasst werden kann, der bevorzugt im Wesentlichen dem Wert der maximalen Heizleistung des oder der Brenner entspricht und z.B. im Bereich von 1200 kW bis 1800 kW liegt.

[0020] Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die elektrische Heizeinrichtung innerhalb des Wärmetauschers angeordnet ist und vom zirkulierenden Schutzgas umspült wird. Hierdurch lässt sich die Temperatur, die die Heizeinrichtung während ihres Betriebs annimmt über die Temperatur des Schutzgases, die während der Aufheizphase ständig kontrolliert wird, mit geringem Aufwand unterhalb der maximal zulässigen Temperatur halten, bei der die Heizeinrichtung betrieben werden kann, und die selbstverständlich oberhalb der Rekristallisationsglühtemperatur von ca. 750 °C liegt. Auch bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrische Heizeinrichtung vorzugsweise eine Vielzahl von NIR-Strahlern, welche bevorzugt innerhalb des Wärmetauschers angeordnet sind und ein im Innenraum des Wärmetauschers angeordnetes flächiges Bauteil, insbesondere ein Metallblech, welches vom Schutzgas umströmt wird, direkt mit Infrarotstrahlung zu beaufschlagen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die dem Schutzgas zugeführte Strahlungsleistung durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Oberfläche des flächigen Bauteils mit geringem Aufwand an die gewünschte Leistung anpassen lässt.

[0021] Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken zeichnet sich ein Verfahren zum Betreiben eines zuvor beschriebenen Haubenglühofens dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung beim Auftreten eines Überschusses an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz die elektrische Heizeinrichtung solange mit dem öffentlichen Stromnetz verbindet, bis die Rekristallisationsglühtemperatur oder eine darüber liegende vorgegebene Maximaltemperatur erreicht ist, und dass im Anschluss daran die Steuerungseinrichtung die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Heizeinrichtung und dem öffentlichen Stromnetz trennt und wenigsten eine weitere elektrische Verbindung zu einer elektrischen Heizeinrichtung wenigstens eines im Wesentlichen gleich ausgebildeten weiteren Haubenglühofens herstellt, solange, bis der Überschuss an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz abgebaut ist.

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Zeichnungen erläutert.

[0023] In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Haubenglühofens während des Aufheizens, beim dem die thermische Energie ausschließlich über Gasbrenner zugeführt wird,

Fig. 2

den Haubenglühofen von Fig. 1, bei dem zur Entlastung des öffentlichen Stromnetzes die thermische Heizenergie während der Aufheizphase ausschließlich über eine elektrische Heizeinrichtung in Form von NIR- Strahlern zugeführt wird, und

Fig. 3

eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haubenglühofens, bei dem die thermische Energie zur Entlastung des öffentlichen Stromnetzes über eine Heizeinrichtung mit NIR- Strahlern zugeführt wird, die ein flächiges Bauteil innerhalb eines vom Schutzgas durchströhmten Wärmetauschers erwärmen.

[0024] Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßer Haubenglühofen 1 einen Sockel 2, in welchem ein Gebläse 4 angeordnet ist, welches sich an der Unterseite einer auf den Sockel 2 aufsetzbaren Schutzhabe 6 befindet. Auf dem Sockel 2 werden in bekannter Weise Coils 8 aus kaltgewalztem Stahlband übereinander abgelegt, welche im Haubenglühofen 1 in einem bekannten Haubenglühprozess auf die RekristallisationsGlühtemperatur im Bereich von ca. 700 bis 750 Grad Celsius erhitzt und bei dieser Temperatur für eine vorgegebene Zeitdauer von beispielsweise 5 bis 8 Stunden gehalten werden.

[0025] Um die Coils 8 während des Haubenglühprozesses vor einer Oxidation oder sonstigen chemischen Veränderungen zu schützen, wird der zur Außenseite hin gasdicht abgedichtete Innenraum 10 der Schutzhabe 6 mit einem Schutzgas, insbesondere mit Wasserstoffgas oder auch mit Stickstoffgas beaufschlagt, welches über nicht näher dargestellte Zufuhrleitungen in den Innenraum 10 eingebracht wird.

[0026] Um das Schutzgas innerhalb des Innenraums 10 während der sogenannten Aufheizphase auf eine Temperatur im Bereich der Rekristallisationstemperatur zu erwärmen, während dieses entsprechend der nicht näher bezeichneten Pfeile zwischen den Coils 8 hindurch zirkuliert wird, wird während des herkömmlichen Gasbetriebes die Außenseite der Schutzhaube 6 mit dem Heißgas eines schematisch dargestellten Gasbrenners, bzw. mehrerer Gasbrenner 14 erwärmt, die an einer Heizhaube 16 aufgenommen sind, welche nach dem Aufsetzen der Schutzhaube 6 über derselben angeordnet wird. Das Abgas der Gasbrenner 14 steigt hierbei in einem zwischen der Innenseite der Heizhaube 16 und der Außenwand der Schutzhaube definierten Brennraum 26 an der Außenwand der Schutzhaube 6 auf und wird z.B. durch eine beispielhaft dargestellten Öffnung an der Oberseite der Heizhaube 16 aus dieser abgeführt. Das Abgas kann gegebenenfalls über einen Wärmetauscher zur Vorwärmung der den Brennern 14 zugeführten Verbrennungsluft eingesetzt werden, was jedoch aus darstellungstechnischen Gründen in den Zeichnungen nicht weiter gezeigt ist.

[0027] Der erfindungsgemäße Haubenglühofen 1 umfasst weiterhin eine elektrische Heizeinrichtung, die bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung durch NIR-Strahler 20 gebildet wird. Diese sind im unteren Bereich der Heizhaube 16 angeordnet und werden durch eine Steuerungseinrichtung 22 bevorzugt gruppenweise nacheinander mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden, welches durch den Strommasten 18 symbolisiert wird.

[0028] Während des reinen Brennerbetriebs (Fig. 1), der den Hauptbetriebsmodus darstellt, unterbricht die Steuerungseinrichtung 22 die elektrische Leitungsverbindung zum öffentlichen Stromnetz 18, so dass die elektrische Heizeinrichtung deaktiviert ist. Die Unterbrechung der Verbindung zum elektrischen Stromnetz 18 ist in Figur 1 durch die geöffneten Schalter 24 A und 24 B angedeutet.

[0029] Wenn es im öffentlichen Stromnetz 18 kurzfristig zu einem Überschuss an elektrischer Energie kommt, weil beispielsweise an einem windigen und sonnigen Sonntagnachmittag plötzlich ein Überangebot an elektrischem Strom aus Windkraft und Solarkraft besteht, unterbricht die Steuerungseinrichtung 22 die Gaszufuhr zu den Brennern 14, so dass diese die Außenseite der Schutzhaube 6 nicht mehr mit thermischer Energie beauftragen. Im Anschluss daran werden die Schalter 24 A und 24 B, die stellvertretend für eine entsprechende Anzahl von Schaltern stehen, und über die die NIR-Strahler 20 mit dem öffentlichen Stromnetz 18 verbunden werden, geschlossen. Hierdurch werden die NIR-Strahler, die jeweils eine Leistung von beispielsweise 5 kW besitzen, innerhalb von wenigen Sekunden mit elektrischer Energie aus dem öffentlichen Strom Netz 18 beaufschlagt, wodurch dem Überangebot an elektrischer Energie entgegengewirkt und das Stromnetz entlastet wird. Die NIR-Strahler 20 strahlen ihre elektromagnetische Strahlung, die ein bevorzugt auf die Erwärmung von angestrahlten Objekten abgestimmtes Strahlungsspektrum im infraroten Spektralbereich besitzt, bevorzugt unmittelbar auf die Außenseite der Schutzhaube 6 ab, wodurch sich diese erwärmt. Die durch die Wand der Schutzhaube 6 hindurchtretende Wärmeenergie wird an der Innenwand der Schutzhaube im Innenraum 10 auf das an der Innenwand entlang in Aufwärtsrichtung strömende Schutzgas übertragen, welches sich dadurch ebenfalls erwärmt. Das in der zuvor Beschriebenen Weise durch die Strahler 20 indirekt erwärmte Schutzgas, das durch das Gebläse 4 fortlaufend im Innenraum 10 umgewälzt wird, gibt die aufgenommene Wärmeenergie im Anschluss daran an die Coils 8 ab, wenn das Schutzgas die Coils 8 umströmt, wie dies in den Figuren 1 bis 3 durch die Pfeile angedeutet ist.

[0030] Wenn das Überangebot an elektrischer Energie im öffentlichen Strom Netz 18 nicht mehr besteht, unterbricht die Steuerungseinrichtung 22 die Stromzufuhr zur elektrischen Heizeinrichtung, d.h. zu den Strahlern 20 und aktiviert erneut die Gaszufuhr zu den Brennern 14 und zündet diese, so dass das Schutzgas im Innenraum 10 der Schutzhaube 6 erneut durch die offenen Flammen der Gasbrenner 14 erwärmt wird, welche die Außenseite der Schutzhaube 6 beaufschlagen. Wie der Darstellung der Figur 1 und 2 hierbei im Detail entnommen werden kann, ist die elektrische Heizeinrichtung in Form der NIR-Strahler 20 unterhalb der Brenner 14 angeordnet, so dass das von den Brennern 14 erzeugte heiße Abgas im Brennraum 26 aufsteigen kann, ohne die Strahler 20 zu erwärmen. Hierdurch erhöht sich die Lebensdauer der Strahler 20 beachtlich, und eine Verschmutzung der Strahler durch die im Abgas enthaltenen Rußbestandteile wird ebenfalls verhindert.

[0031] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Figur 3 gezeigt ist, erfolgt die Erwärmung des Schutzgases bei einem mit Gasbrennern 14 ausgerüsteten Haubenglühofen 1 der zuvor beschriebenen Art alternativ zu den im Brennraum 26 angeordneten NIR-Strahlern 20 dadurch, dass das Schutzgas über ein weiteres Gebläse 102 in einem geschlossenen Kreislauf 106 zirkuliert wird, welcher bevorzugt ein Ventil 108 sowie einen Wärmetauscher 110 umfasst, durch die das Schutzgas während der Aufheizphase hindurchgeleitet werden kann. Der Wärmetauscher 110 enthält bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Heizeinrichtung in Form von weiteren NIR-Strahlern 120, die analog zu den Strahlern 20 gruppenweise mit der Steuerungseinrichtung 22 verbunden sind, welche diese beim Auftreten eines Überschusses an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz 18 über die symbolisch angedeuteten Schalter 124A und 124B gruppenweise einschaltet. Wie der Darstellung der Fig. 3 hierbei weiterhin entnommen werden kann, emittieren die NIR-Strahler 120 ihre Wärmestrahlung bevorzugt auf ein im Innenraum des Wärmetauschers 110 angeordnetes flächiges Bauteil 112, insbesondere ein dunkles Metallblech, welches vom Schutzgas umströmt und gekühlt wird, um das Schutzgas vor seiner Zufuhr in den Innenraum 10 auf eine Temperatur von ca. 800 °C oder mehr zu erhitzen.

[0032] Wie den Darstellungen der Figuren 1 bis 3 weiterhin entnommen werden kann, kann wenigstens eine weiterer nicht näher bezeichneter Wärmetauscher in den Schutzgaskreislauf 106 einbindbar sein, über den dem Schutzgas nach der Beendigung der Glühphase Wärmeenergie entzogen wird, um die Coils 8 entsprechend einem vorgegebenen Temperaturverlauf wieder abzukühlen und die dabei dem Schutzgas, bzw. den Coils 8 entzogene Wärmeenergie über nicht weiter gezeigte Einrichtungen zumindest teilweise wieder zurück zu gewinnen.

Liste der Bezugszeichen

[0033] 

1

erfindungsgemäßer Haubenglühofen

2

Sockel

4

Gebläse in Sockel

6

Schutzhaube

8

Coil

10

Innenraum der Schutzhaube

14

Gasbrenner

16

Heizhaube

18

öffentliches Stromnetz/Strommast

20

elektrische Heizeinrichtung/NIR-Strahler

22

Steuerungseinrichtung

24A

Schalter

24b

Schalter

26

Brennraum

102

Gebläse

106

geschlossener Schutzgaskreislauf

108

Ventil

110

Wärmetauscher

112

flächiges Bauteil/Absorber

120

NIR-Strahler/Heizeinrichtung bei Ausführungsform von Fig. 3

124A

Schalter

124B

Schalter

Ansprüche

1. Haubenglühofen (1) zur thermischen Behandlung von kaltgewalztem Stahlband , umfassend einen Sockel (2) mit einer darauf aufsetzbaren Schutzhaube (6), unter der ein durch einen Gasbrenner (14) erwärmtes Schutzgas durch ein Gebläse (4) zirkuliert wird, um das zu einem Coil (8) aufgerollte Stahlband unter der Schutzhaube (6) in einer Schutzgasatmosphäre auf eine Temperatur von wenigstens 500 °C zu erhitzten,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine durch das öffentliche Stromnetz (18) gespeiste elektrische Heizeinrichtung (20, 120) mit einer der Heizleistung des Gasbrenners (14) im Wesentlichen entsprechenden Heizleistung vorgesehen ist, mit der das Schutzgas bei abgeschaltetem Gasbrenner (14) alternativ zu diesem selbständig auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationsglühtemperatur erwärmbar ist, und dass eine Steuerungseinrichtung (22) vorgesehen ist, welche bei einem Überschuss an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz (18) die Gaszufuhr zum Gasbrenner (14) unterbricht und die elektrische Heizeinrichtung (20, 120) aktiviert.

2. Haubenglühofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Heizeinrichtung (20, 120) eine Vielzahl von einzelnen elektrischen Heizeinrichtungen geringer Leistung umfasst, und dass die Steuerungseinrichtung (22) die Heizeinrichtungen geringer elektrischer Leistung beim Umschalten des Haubenglühofens (1) auf elektrischen Heizbetrieb einzeln oder gruppenweise nacheinander elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz (18) verbindet.

3. Haubenglühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzhaube (6) von einer Heizhaube (16) umgeben ist, dass zwischen der Schutzhaube und der Heizhaube (16) ein Brennraum (26) definiert ist, in welchem die Flamme und das heiße Abgas des Gasbrenners (14) die Außenseite der Schutzhaube (6) mit thermischer Energie beaufschlagen, und dass die elektrische Heizeinrichtung (20) unterhalb des Gasbrenners (14) und/oder in einem gegenüber dem Brennraum radial zurück versetzten Abschnitt der Heizhaube (16) außerhalb des Abgasstroms aufgenommen ist.

4. Haubenglühofen nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Heizeinrichtung (20) die Außenseite der Schutzhaube mit thermischer Energie beaufschlagt, um das im Innenraum (10) der Schutzhaube (6) zirkuliernde Schutzgas durch die Wandung der Schutzhaube (6) hindurch indirekt zu erwärmen.

5. Haubenglühofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Heizeinrichtung eine Vielzahl von NIR-Strahlern (20) umfasst, welche die Außenseite der Schutzhaube (6) direkt mit Infrarotstrahlung beaufschlagen.

6. Haubenglühofen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schutzgas über ein weiteres Gebläse (102) in einem geschlossenen Kreislauf (106) durch einen außerhalb der Schutzhaube (6) angeordneten Wärmetauscher (110) zirkuliert wird, und dass die elektrische Heizeinrichtung (120) den Wärmetauscher (110) von außen her mit thermischer Energie beaufschlagt, um das durch den Wärmetauscher hindurch zirkulierte Schutzgas zu erwärmen.

7. Haubenglühofen nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Heizeinrichtung (120) innerhalb des Wärmetauschers (110) angeordnet ist und vom zirkulierenden Schutzgas umspült wird.

8. Haubenglühofen nach 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Heizeinrichtung eine Vielzahl von NIR-Strahlern (120) umfasst, welche innerhalb des Wärmetauschers (110) angeordnet sind und ein im Innenraum des Wärmetauschers (110) angeordnetes flächiges Bauteil (112), welches vom Schutzgas umströmt wird, direkt mit Infrarotstrahlung beaufschlagen.

9. Haubenglühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Heizeinrichtung (20, 120) und der Gasbrenner (14) zur Verkürzung der Aufheizphase des Haubenglühofens gleichzeitig betreibbar sind.

10. Verfahren zum Betreiben eines Haubenglühofens (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerungseinrichtung (22) beim Auftreten eines Überschusses an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz (18) die elektrische Heizeinrichtung (20, 120) solange mit dem öffentlichen Stromnetz verbindet, bis die Coils (8) die Rekristallisationsglühtemperatur oder eine darüber liegende vorgegebene Maximaltemperatur angenommen haben, und dass die Steuerungseinrichtung (22) im Anschluss daran die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Heizeinrichtung (20, 120) und dem öffentlichen Stromnetz (18) trennt und wenigsten eine weitere elektrische Verbindung zu einer elektrischen Heizeinrichtung wenigstens eines im Wesentlichen gleich ausgebildeten weiteren Haubenglühofens (1) herstellt, solange, bis der Überschuss an elektrischer Energie im öffentlichen Stromnetz abgebaut ist.

Claims

1. Hood-type annealing furnace (1) for the thermal treatment of cold-rolled steel strip, comprising a base (2) with a protective hood (6) to be placed on the same, under which a protective gas heated by a gas burner (14) is circulated under a blower (4) to heat the steel strip rolled up into a coil (8) in a protective gas atmosphere to a temperature of at least 500°C under the protective hood (6),
characterised in that
an electric heater (20, 120) fed by a public power network (18) has a heating capacity substantially corresponding to the heating capacity of the gas burner (14), with which the protective gas can be heated independently to a temperature above the recrystallisation annealing temperature as an alternative to the gas burner (14) when the same is switched off, and in that a control means (22) is envisaged, which interrupts the gas supply to the gas burner (14) and activates the electric heater (20, 120) when a surplus of electrical energy is present in the public power network (18).

2. Hood-type annealing furnace according to claim 1,
characterised in that the electric heater (20, 120) comprises a multitude of individual low-power electric heaters, and in that the controller (22) electrically connects the low-power electric heaters individually or in groups, one after the other, with the public power network (18) when switching the hood-type annealing furnace (1) to electric heating operation.

3. Hood-type annealing furnace according to one of the preceding claims,
characterised in that
the protective hood (6) is surrounded by a heating hood (16), in that a combustion space (26) is defined between the protective hood and the heating hood (16), in which the flame and the hot exhaust gas of the gas burner (14) act upon the outside of the protective hood (6) with thermal energy, and in that the electric heater (20) is accommodated below the gas burner (14) and/or in a portion of the heating hood (16) set back radically with respect to the combustion space outside of the exhaust gas stream.

4. Hood-type annealing furnace according to claims 2 to 3,
characterised in that
the electric heater (20) acts upon the outside of the protective hood with thermal energy to heat the protective gas circulating in the inner space (10) of the protective hood (6) indirectly through the wall of the protective hood (6).

5. Hood-type annealing furnace according to one of the claims 2 to 4,
characterised in that
the electric heater comprises a multiplicity of NIR emitters (20), which act directly upon the outside of the protective hood (6) with infrared radiation.

6. Hood-type annealing furnace according to one of the claims 1 or 2,
characterised in that
the protective gas is circulated via a further blower (102) in a closed circuit (106) through a heat exchanger (110) located outside of the protective hood (6), and in that the electric heater (120) acts upon the heat exchanger (110) from the outside with thermal energy to heat the protective gas circulated through the heat exchanger.

7. Hood-type annealing furnace according to claim 6,
characterised in that
the electric heater (120) is located inside the heat exchanger (110) and circulating protective gas flows around the same.

8. Hood-type annealing furnace according to 7,
characterised in that
the electric heater comprises a multiplicity of NIR emitters (120), which are located inside the heat exchanger (110) and act upon a sheet-shaped component (112) located in the inner space of the heat exchanger (110), around which protective gas flows, directly with infrared radiation.

9. Hood-type annealing furnace according to one of the preceding claims,
characterised in that
the electric heater (20, 120) and the gas burner (14) can be operated simultaneously for shortening the heating-up phase of the hood-type annealing furnace.

10. Hood-type annealing furnace according to one of the preceding claims,
characterised in that
the controller (22) connects the electric heater (20, 120) with the public power network when a surplus of electrical energy occurs in the public power network (18) until the coils (8) have assumed the recrystallisation annealing temperature or a stipulated maximum temperature lying above the same and in that the controlled (22) subsequently breaks the electrical connection between the electric heater (20, 120) and the public power network (18) and makes at least one further electrical connection with an electric heater of at least one substantially identically constructed further hood-type annealing furnace (1), until a reduction in the surplus of electrical energy in the public power network is reached.

Revendications

1. Four de recuit à cloche (1) pour le traitement thermique de feuillards d'acier laminés à froid, comprenant un socle (2) avec une cloche de protection (6) pouvant être montée sur ledit socle et sous laquelle un gaz protecteur chauffé par un brûleur à gaz (14) est mis en circulation par une soufflante (4) pour porter le feuillard d'acier enroulé en bobine (8) sous la cloche de protection (6) en atmosphère inerte à une température d'au moins 500 °C,
caractérisé en ce que
il est prévu un dispositif de chauffage électrique (20, 120) alimenté par le réseau électrique public (18) ayant une puissance de chauffe correspondant sensiblement à celle du brûleur à gaz (14), dispositif par lequel le gaz protecteur, lorsque le brûleur à gaz (14) est coupé, peut, en alternative à ce dernier, être porté de manière autonome à une température au-dessus de la température de recuit de recristallisation, et en ce qu'il est prévu un dispositif de commande (22) qui en cas d'excédent d'énergie électrique dans le réseau électrique public (18) interrompt l'alimentation en gaz vers le brûleur à gaz (14) et active le dispositif de chauffage électrique (20, 120).

2. Four de recuit à cloche selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le dispositif de chauffage électrique (20, 120) comprend une pluralité de dispositifs de chauffage électrique individuels de faible puissance, et en ce que le dispositif de commande (22), lors de la commutation du four de recuit à cloche (1) en mode chauffage électrique, relie électriquement lesdites dispositifs de chauffage de faible puissance électrique individuellement ou par groupes, les uns après les autres, au réseau électrique public (18).

3. Four de recuit à cloche selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la cloche de protection (6) est entourée par une cloche de chauffage (16), en ce qu'entre cloche de protection et cloche de chauffage (16) est définie une chambre de combustion (26) dans laquelle la flamme et les gaz brûlés chauds du brûleur à gaz (14) appliquent de l'énergie thermique au côté extérieur de la cloche de protection (6), et en ce que le dispositif de chauffage électrique (20) est logé au-dessous du brûleur à gaz (14) et/ou dans une partie de la cloche de chauffage (16) radialement en retrait par rapport à la chambre de combustion, hors du courant des gaz brûlés.

4. Four de recuit à cloche selon l'une des revendications 2 à 3,
caractérisé en ce que
le dispositif de chauffage électrique (20) applique de l'énergie thermique au côté extérieur de la cloche de protection pour chauffer le gaz protecteur, circulant dans une chambre intérieure (10) de la cloche de protection (6), de manière indirecte à travers la paroi de la cloche de protection (6).

5. Four de recuit à cloche selon l'une des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce que
le dispositif de chauffage électrique comprend une pluralité d'émetteurs NIR (20) qui appliquent des rayons infrarouges directement sur le côté extérieur de la cloche de protection (6).

6. Four de recuit à cloche selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que
le gaz protecteur est mis en circulation par une autre soufflante (102) dans un circuit fermé (106) à travers un échangeur de chaleur (110) placé à l'extérieur de la cloche de protection (6), et en ce que le dispositif de chauffage électrique (120) applique de l'énergie thermique depuis l'extérieur à l'échangeur de chaleur (110) pour chauffer le gaz protecteur circulant à travers l'échangeur de chaleur.

7. Four de recuit à cloche selon la revendication 6,
caractérisé en ce que
le dispositif de chauffage électrique (120) est placé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur (110) et est baigné par le gaz protecteur en circulation.

8. Four de recuit à cloche selon la revendication 7,
caractérisé en ce que
le dispositif de chauffage électrique comprend une pluralité d'émetteurs NIR (120), qui sont placés à l'intérieur de l'échangeur de chaleur (110) et appliquent des rayons infrarouges directement sur une composant plan (112) placé dans la chambre intérieure de l'échangeur de chaleur (110) et baigné par le gaz protecteur.

9. Four de recuit à cloche selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le dispositif de chauffage électrique (20, 120) et le brûleur à gaz (14) peuvent fonctionner simultanément pour raccourcir la phase d'échauffement du four de recuit à cloche.

10. Procédé pour faire fonctionner un four de recuit à cloche (1) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le dispositif de commande (22), lorsque survient un excèdent d'énergie électrique dans le réseau électrique public (18), relie le dispositif de chauffage électrique (20, 120) audit réseau électrique public, jusqu'à ce que les bobines (8) soient à la température de recuit de recristallisation ou à une température maximale prédéfinie supérieure à celle-ci, et en ce que le dispositif de commande (22) coupe ensuite la liaison électrique entre le dispositif de chauffage électrique (20, 120) et le réseau électrique public (18) et établit au moins une autre liaison électrique vers un dispositif de chauffage électrique d'au moins un autre four de recuit à cloche (1) de configuration sensiblement identique, jusqu'à ce que l'excédent en énergie électrique du réseau électrique public soit résorbé.

Zeichnung