專利名稱：在金屬帶材的連續(xù)熱處理期間的氛圍控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對金屬帶材進(jìn)行熱處理的方法，該方法包括在其壓力大于大氣壓的熱處理腔室內(nèi)使該帶材經(jīng)過該腔室的至少一個(gè)加熱區(qū)域；使所述帶材運(yùn)動(dòng)穿過該腔室的至少一個(gè)冷卻區(qū)域；并且除了至少一個(gè)冷卻區(qū)域之外，在所述腔室內(nèi)建立包含氮?dú)夂偷谝粴浜?或氦含量的第一保護(hù)氣氛，在所述冷卻區(qū)域中調(diào)節(jié)包含有氮?dú)夂痛笥谒龅谝缓康牡诙浜?或氦含量的第二保護(hù)氣氛。
背景技術(shù)：
用于處理連續(xù)運(yùn)動(dòng)的帶材或板材的爐子早就是已知的。這些爐子例如用來對鋼材進(jìn)行連續(xù)退火或連續(xù)鍍鋅，以及用于其它類型的在保護(hù)氛圍下對帶材進(jìn)行處理的設(shè)備。
這些爐子可以包含有可能由一過時(shí)效或應(yīng)力消除區(qū)域分開的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選具有一保溫區(qū)域的加熱區(qū)域以及一個(gè)或多個(gè)冷卻區(qū)域。
為了保護(hù)運(yùn)動(dòng)的板材以避免出現(xiàn)氧化，已知如何利用可以為氮?dú)饣虻獨(dú)夂蜕倭繗錃夂?或氦氣的混合物的保護(hù)氣體來保護(hù)它。同時(shí)，該保護(hù)氣體在爐腔中保持稍高于大氣壓的壓力。
假設(shè)在高溫帶材和氫氣或氦氣之間具有良好的熱交換，則在快速冷卻或淬火區(qū)域中已經(jīng)采取了措施來調(diào)節(jié)包含有其氫和/或氦含量與存在于該封閉罩剩余部分中的氛圍相比明顯更高的氮?dú)夂蜌錃夂?或氦氣的混合物的保護(hù)氣體氛圍(參見例如JP-55-1969、FR2375334A、EP0795616B和EP0815268B)。
這些設(shè)備需要在冷卻區(qū)域和該腔室其余部分之間進(jìn)行盡可能不透氣的嚴(yán)格隔離，這涉及在該區(qū)域的進(jìn)出口處應(yīng)用復(fù)雜和昂貴的密封裝置。這些裝置通常由密封件和用來注入惰性氣體的氣閘構(gòu)成，帶材必須在這些密封件之間穿過，并且存在對該帶材造成破壞的危險(xiǎn)。而且，所有這些設(shè)備必須設(shè)置一個(gè)或多個(gè)混合器，在那里在將氣體混合物導(dǎo)入其相應(yīng)的區(qū)域中之前一方面氫氣和/或氦氣和另一個(gè)方面氮?dú)庖愿鞣N所需比例混合。因此結(jié)果導(dǎo)致設(shè)備的整體成本增大，并且由于這些混合器的存在而導(dǎo)致其體積明顯增大。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于通過研制出一種在保護(hù)氣體氛圍下對金屬帶材進(jìn)行熱處理的方法，該方法能夠讓帶材有效冷卻并且成本合理。
根據(jù)本發(fā)明通過在一開始所述的方法來解決這些問題，該方法包括將氮?dú)庵辽僖淮螌?dǎo)入腔室中；將含有大于所述第二含量的第三氫和/或氦含量的保護(hù)氣體至少一次注入所述至少一個(gè)具有所述第二氛圍的冷卻區(qū)域中；在具有所述第一保護(hù)氣體氛圍的腔室的至少一個(gè)區(qū)域和具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域之間進(jìn)行氣體交換；并且根據(jù)在這些區(qū)域之間的氣體交換，腔室中的壓力和在所述第一和第二保護(hù)氣體氛圍中要獲得的氫和/或氦含量，來控制所述至少一次導(dǎo)入和所述至少一次注入的流速。
該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，由于相反尋求在這些區(qū)域之間進(jìn)行氣體交換并且在將氣體導(dǎo)入腔室之前沒有對這些不同氣體進(jìn)行任何預(yù)混合，所以不需要在該腔室的各個(gè)區(qū)域之間設(shè)置密封隔離系統(tǒng)。另外，由于總水平保持通常用于這種設(shè)備的水平，所以沒有額外消耗任何氫氣和/或氦氣氣體。而且，氫氣和/或氦氣在冷卻區(qū)域中保持更大的比例，這改善了冷卻效率并且降低了由空氣在密封件和護(hù)套處的雜散進(jìn)入而引起的氧化。
在導(dǎo)入步驟中的氮?dú)獠粌H指的是純氣體，而且還表示在市場上作為氮?dú)怃N售的工業(yè)氣體，并且它可以包含少量其它元素，尤其是氫氣或氦氣。
優(yōu)選的是，包括所述第三氫和/或氦含量的保護(hù)氣體為氫氣或氦氣。氫氣或氦氣不僅表示純氣體，而且還表示銷售作為氫氣或氦氣的工業(yè)氣體，但是能夠包含少量其它元素。它還可以包括含有直接來自工業(yè)過程的氫氣和氮?dú)獾臍怏w，但是不是兩種元素的混合物。例如，可以通過使氨氣NH3裂解成包含75％H2和25％N2的產(chǎn)物來獲得這種氣體。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方法的優(yōu)選實(shí)施方案，在所述至少一個(gè)具有所述第二氛圍的冷卻區(qū)域中它包括將保護(hù)氣體導(dǎo)入再循環(huán)回路中，冷卻并且從所述回路中將使其返回到在該至少一個(gè)區(qū)域中的循環(huán)中。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方案，通過所述流動(dòng)控制，它包括在具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域中維持大于位于該冷卻區(qū)域外面的腔室的壓力的壓力。
在所附權(quán)利要求書中給出了本發(fā)明的其它實(shí)施方案。
附圖
的簡要說明從用于實(shí)施本發(fā)明方法的變型的設(shè)備的在下面以非限定性的方式并且參照附圖給出的說明書中將了解本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和具體內(nèi)容。
該單個(gè)附圖示意性地顯示出用于在保護(hù)氣體氛圍中對金屬板材進(jìn)行連續(xù)退火的爐子。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明用于對運(yùn)動(dòng)鋼板進(jìn)行連續(xù)退火的爐子沿著產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方向一般由以下部分構(gòu)成預(yù)熱、加熱、保溫、通過氣體射流冷卻、過時(shí)效或應(yīng)力消除和最終冷卻。
該單個(gè)附圖唯一顯示出具有保溫部分2、迅速冷卻部分3和過時(shí)效部分4的爐子1的中央部分。為了便于閱讀該圖已經(jīng)刪除了其它部分。該金屬板5沿著箭頭方向運(yùn)動(dòng)穿過這些部分。
在部分2和4中，通過使支承輥6轉(zhuǎn)動(dòng)來使金屬板垂直運(yùn)動(dòng)。在冷卻部分3中，采用用于保護(hù)氣體的強(qiáng)力再循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在所示的實(shí)施例中包括兩個(gè)連續(xù)的冷卻區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含有用來將氣體投射到設(shè)在金屬板的每一側(cè)上的金屬板7、8和9、10上的兩個(gè)容器，這些容器設(shè)有用來將氣體噴吹到金屬板上的噴嘴或狹縫。該再循環(huán)系統(tǒng)還包括在15-18處設(shè)有風(fēng)扇和熱交換器的導(dǎo)入管道11-14以及與相應(yīng)容器連接的排出管道19-22。
各個(gè)部分2和3以及3和4通過優(yōu)選具有收縮部分25或26的連接隧道23或24相互連接。這些隧道不能做成為氣密的并且因此根據(jù)本發(fā)明必須使得能夠在這些部分之間進(jìn)行氣體交換。雖然這些導(dǎo)輥例如輥?zhàn)?7可以設(shè)在這些隧道或收縮部分中，但是它們決不會(huì)用來密封它們。
從在所示實(shí)施例中作為純氮?dú)庠吹膩碓?8給這些部分2和4提供氛圍氣體。該來源通過管道29、30和31利用閥門32和33與各個(gè)部分連接?？梢栽趤碓?8或例如通過閥門32和33來調(diào)節(jié)流速。
從在所示實(shí)施例中作為純氫氣源的來源34給這些部分3提供氛圍氣體。該來源通過管道35-37利用閥門38和39與冷卻部分3的容器7至10連接?？梢栽趤碓?4或例如通過閥門38和39調(diào)節(jié)流速。這些管道35至37可以在位于相應(yīng)風(fēng)扇上游的除了容器之外的位置例如直接在冷卻部分或優(yōu)選在再循環(huán)回路中導(dǎo)入保護(hù)氣體。
如虛線所示，還可以設(shè)想例如通過閥門41的管道40從來源28提供在部分3中的氮?dú)狻?br> 該爐子的功能如下在爐子的部分2和4中，從來源28注入純氮?dú)猓瑢⒘魉倏刂频皆谶@些腔室中優(yōu)選必須占優(yōu)勢的壓力。優(yōu)選的是，該壓力大于大氣壓以便最大限度地防止外界空氣滲入到腔室內(nèi)部。
還可以采取措施以便在這些部分中獲得1至3毫巴的壓力，例如大約為1.5毫巴。
在冷卻部分中，從來源34注入純氫氣。
在每個(gè)部分中，設(shè)有已知的儀表來測量輸入氣體流量、壓力和氫氣水平。
根據(jù)該腔室的尺寸，導(dǎo)入該腔室中的氮?dú)夂蜌錃獾目偭髁績?yōu)選大約為400至1000Nm3/小時(shí)。
冷卻部分3的強(qiáng)力再循環(huán)系統(tǒng)其流速為導(dǎo)入爐腔中的總氛圍氣體流量的1000至5000倍。因此，假設(shè)在注入和/或?qū)肭皇业牧髁?N2+H2)和在循環(huán)流量之間的比例較高，使注入再循環(huán)體積中的氫氣瞬間混合。
通過控制氫氣注入冷卻部分的流速，可以將所需的H2量立即調(diào)節(jié)至例如5％至25％體積或甚至為50％體積的數(shù)量級。例如，可以在給腔室填充氮?dú)庵髮錃庾⑷肜鋮s部分中。還可以在將氮?dú)庾⑷氩糠?和4的同時(shí)將氮?dú)?通過管道40)和氫氣(通過管道36和37)以所需比例分開注入冷卻部分中，然后如上所述一樣利用再循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行瞬時(shí)混合。
可以根據(jù)優(yōu)選大于其它區(qū)域的壓力和例如等于3毫巴的所要求壓力并且根據(jù)在該爐子的其余部分中所需的平均氫氣水平來確定和調(diào)節(jié)在冷卻部分中的氫氣流量或在該部分中的氫氣和氮?dú)獾膯为?dú)流量。
在操作中，可以通過改變氫氣注入流速來改變在冷卻部分中的氫氣量?？梢酝ㄟ^改變將氮?dú)庠谏嫌魏拖掠巫⑷脒@些部分中的速度并且因此改變在其中的壓力來控制在冷卻部分之前和之后的氫氣量。例如，如果該冷卻區(qū)域的上游與該區(qū)域下游相比其壓力增大，則位于該冷卻部分中的氮?dú)?氫氣混合物優(yōu)選在下游區(qū)域中擴(kuò)散并且將增大在其中的氫氣量。
一般來說，在該爐子的除了冷卻部分之外的部分中，可以提供體積百分比大約為3％至5％的氫氣量。
必須理解的是，本發(fā)明決不限于上述實(shí)施方案，并且在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下可以對本發(fā)明作出許多改變。
權(quán)利要求
1.用于金屬帶材熱處理方法，包括在其壓力大于大氣壓的熱處理腔室內(nèi)使該帶材經(jīng)過該腔室的至少一個(gè)加熱區(qū)域；使所述帶材運(yùn)動(dòng)穿過該腔室的至少一個(gè)冷卻區(qū)域；并且除了至少一個(gè)冷卻區(qū)域之外，在所述腔室內(nèi)建立包含氮?dú)夂偷谝粴浜?或氦含量的第一保護(hù)氣氛，在所述冷卻區(qū)域中調(diào)節(jié)包含有氮?dú)夂痛笥谒龅谝缓康牡诙浜?或氦含量的第二保護(hù)氣氛，其特征在于，該方法包括將氮?dú)庵辽僖淮螌?dǎo)入腔室中；將含有大于所述第二含量的第三氫和/或氦含量的保護(hù)氣體至少一次注入所述至少一個(gè)具有所述第二氛圍的冷卻區(qū)域中；在具有所述第一保護(hù)氣體氛圍的腔室的至少一個(gè)區(qū)域和具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域之間進(jìn)行氣體交換；并且根據(jù)在這些區(qū)域之間的氣體交換，腔室的壓力和在所述第一和第二保護(hù)氣體氛圍中要獲得的氫和/或氦含量來控制所述至少一次導(dǎo)入和所述至少一次注入的流速。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，含有所述第三氫和/或氦含量的保護(hù)氣體為氫氣或氦氣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，含有所述第三氫含量的所述保護(hù)氣體為包含有在沒有任何預(yù)先混合步驟的情況下直接來自工業(yè)過程的氫和氮的氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，含有氫和氮的氣體為氨裂解氣體。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括只在具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域外面將氮?dú)庵辽僖淮巫⑷胨銮皇抑小?br> 6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括將在具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域外面和在該區(qū)域中同時(shí)將氮?dú)庵辽僖淮巫⑷胨銮皇抑小?br> 7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一氛圍包含體積百分比為3％至5％的氫和/或氦含量。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二氛圍包含體積百分比為5％至25％的氫和/或氦含量。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述腔室中的壓力為1至3毫巴。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括在具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域中將保護(hù)氣體導(dǎo)入進(jìn)再循環(huán)回路中，使之冷卻并且從所述回路中使之回到在該至少一個(gè)區(qū)域中的循環(huán)中。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所導(dǎo)入和注入的氛圍氣體的總流量為400至1000Nm3/小時(shí)，并且再循環(huán)氣體的流量為所注入和導(dǎo)入的氛圍氣體流量的1000至5000倍。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過所述流量控制，它包括在具有所述第二氛圍的所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域中維持大于在位于該冷卻區(qū)域外面的腔室中的壓力的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對金屬帶材進(jìn)行熱處理的方法，該方法包括使該帶材在該腔室內(nèi)部經(jīng)過一加熱區(qū)域和一冷卻區(qū)域；除了冷卻區(qū)域之外，在所述腔室內(nèi)建立包含氮?dú)夂偷谝粴浜康牡谝槐Ｗo(hù)氣氛氛圍，在所述冷卻區(qū)域中調(diào)節(jié)包含氮?dú)夂痛笥谒龅谝缓康牡诙浜康牡诙Ｗo(hù)氣體氛圍；將氮?dú)鈱?dǎo)入腔室中；在所述冷卻區(qū)域中注入包含有高于所述第二含量的第三氫含量的保護(hù)氣體；在具有所述第一保護(hù)氣體氛圍的該腔室的一個(gè)區(qū)域和所述冷卻區(qū)域之間產(chǎn)生氣體交換；并且控制所述導(dǎo)入和所述注入的流量。
文檔編號C21D9/573GK1681948SQ03821679
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者J-M·雷克, J-P·克呂贊, E·多索涅, M·雷納爾 申請人:德勒沃國際股份有限公司