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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes vor einer metallischen Beschichtung, wobei das Metallband zunächst in einem direkt befeuerten Ofenteil mit Hilfe heisser Rauchgase erwärmt und anschliessend in einem wenigstens eine Muffel aufweisenden Ofenabschnitt unter einer reduzierenden Schutzgasatmosphäre geglüht wird.
Zur Vorbehandlung von kaltgewalzten Stahlbändern für ein nachfolgendes Verzinken ist es bekannt, die Stahlbänder zunächst in einer oxidierenden Atmosphäre vorzuwärmen, um im Anschluss die Oxide, die der Benetzbarkeit und der Haftfähigkeit entgegenstehen, wieder in einer Schutzgasatmosphäre zu reduzieren.
Zu diesem Zweck werden Glühöfen eingesetzt, die einen direkt befeuerten Ofenteil für die Erwärmung der Stahlbänder in einer oxidierenden Atmosphäre und einen daran anschliessenden Ofenteil aufweisen, der mit Hilfe von Strahlrohren beheizt wird und eine Schutzgasatmosphäre enthält. Damit sich bei der Erwärmung der Stahlbänder mit den heissen Rauchgasen des direkt befeuerten Ofenteils eine nur geringe Oxidschicht auf der Bandoberfläche aufbauen kann, werden die eingesetzten Brennstoffe unterstöchiometrisch verbrannt, was Nachverbrennungskammern zur vollständigen Ausnützung der Brennstoffenergie bedingt.
Obwohl die Rauchgase aus dem direkt befeuerten Ofenteil auch für die Vorwärmung der Stahlbänder eingesetzt werden, übersteigt das Wärmeangebot durch die Rauchgase zumindest in manchen Betriebszuständen den Wärmebedarf für die Erwärmung der Stahlbänder, bevor sie in den direkt befeuerten Ofenteil eintreten, sodass ein Teil dieser Wärmeenergie für die Wärmebehandlung der Stahlbänder ungenützt bleiben muss.
Da mit Strahlrohren beheizte Glühöfen zur Wärmebehandlung eines Metallbandes nur einen begrenzten Wasserstoffgehalt in der reduzierenden Schutzgasatmosphäre aufweisen und dieser beschränkte Wasserstoffgehalt für das angestrebte Vo lumsverhältnis von Wasserstoff zu Wasserdampf zu Taupunkten führt, die mit solchen Glühöfen nicht erreicht werden können,
wurde zur Wärmebehandlung von Metallbändern vor einer metallischen Beschichtung in einer Schmelze oder in einem elektrolytischen Bad bereits vorgeschlagen (AT 500 686 B1), einen Ofenabschnitt mit mehreren nebeneinandergereihten Muffeln vorzusehen, in denen der Wasserstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre entsprechend eingestellt werden kann.
In einem dem Ofenabschnitt mit den Muffeln vorgeschalteten, direkt befeuerten Ofenabschnitt kann die Erwärmung des Metallbandes wieder in einer oxidierenden Atmosphäre der heissen Rauchgase durchgeführt werden, wobei sich hinsichtlich der Ausnützung der Wärmeenergie ähnlich nachteilige Verhältnisse ergeben.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes vor seiner metallischen Beschichtung zunächst in einer oxidierenden Rauchgasatmosphäre und anschliessend in einer reduzierenden Schutzgasatmosphäre so auszugestalten,
dass die verfügbare Wärmeenergie des eingesetzten Brennstoffes für die direkte Befeuerung des entsprechenden Ofenteils vollständig für die Wärmebehandlung des Metallbandes genützt werden kann.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Muffel mit Hilfe der Rauchgase aus dem direkt befeuerten Ofenteil erwärmt wird.
Durch diese Massnahme wird in einfacher Weise erreicht, dass die für die Erwärmung des Metallbandes im direkt befeuerten Ofenteil nicht nutzbare Wärmeenergie des eingesetzten Brennstoffes zur Erwärmung der Muffel genützt werden kann, der somit im Bedarfsfall lediglich zusätzliche Wärmeenergie zuzuführen ist.
Da der Sauerstoffgehalt der Rauchgase im Bereich des Ofenteils mit der Muffel auf der Muffelaussenseite für die Behandlung des Metallbandes unter einer reduzierenden Schutzgasatmosphäre innerhalb der Muffel ohne Belang ist, kann auch die Nachverbrennung des Brennstoffes im Ofenteil mit der Muffel unter einer vorteilhaften Zufuhr von Verbrennungsluft ohne Gefahr für das Blankglühen des Metallbandes ablaufen. Um das Aufwachsen einer Oxidschicht auf der Bandoberfläche während der Erwärmung des Metallbandes im direkt befeuerten Ofenteil zu beschränken, kann Schutzgas aus der Muffel den Rauchgasen im direkt befeuerten Ofenteil zugemischt werden, was das Einhalten einer Ofenatmosphäre mit einer für eine unterstöchiometrische Verbrennung ausreichenden, zur Begrenzung der oxidierenden Wirkung auf die Bandoberfläche aber vorteilhaft niedrigen Sauerstoffkonzentration erleichtert.
Die Nachverbrennung der Rauchgase kann unter überstöchiometrischen Bedingungen unter Zufuhr zusätzlicher Verbrennungsluft in einer die Muffel umschliessenden Rauchgaskammer vorgenommen werden.
Zur Durchführung des Verfahrens kann von einem Glühofen mit einem direkt befeuerten Ofenteil und mit einem daran anschliessenden Ofenteil ausgegangen werden, der wenigstens eine von einer Rauchgaskammer umschlossene Muffel aufweist. Es braucht ja lediglich der direkt befeuerte Ofenteil im Bereich der Abströmseite der Rauchgase über wenigstens eine Rauchgasleitung an die die Muffel umschliessende Rauchgaskammer angeschlossen zu werden, um die Muffel je nach Bedarf mit den noch heissen Rauchgasen aus dem direkt befeuerten Ofenteil beaufschlagen zu können. Die die Muffel umschliessende Rauchgaskammer kann dabei als Nachverbrennungskammer genützt werden.
Ausserdem ist es in herkömmlicher Weise möglich, zusätzliche Wärmeenergie der Muffel zuzuführen, vorzugsweise mit Hilfe von in der Rauchgaskammer vorgesehenen Brennern, deren Rauchgase sich dann mit denen aus dem direkt befeuerten Ofenteil mischen. Über solche Brenner könnte aber auch zur Kühlung nur Luft in die Rauchgaskammer eingeblasen werden.
Damit der direkt befeuerte Ofenteil mit Schutzgas aus der Muffel beschickt werden kann, ist für eine Strömungsverbindung zwischen der Muffel und dem direkt befeuerten Ofenteil im Bereich dessen der Rauchgasleitung gegenüberliegenden Stirnseite zu sorgen. Eine solche Strömungsverbindung bedarf keiner besonderen Konstruktionsmassnahmen, weil ja die Bandführung zwischen den Ofenteilen eine entsprechende Verbindung der Ofenteile voraussetzt.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemässe Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes vor seiner metallischen Beschichtung näher erläutert, und zwar wird ein erfindungsgemässer Glühofen zur Durchführung des Verfahrens in einem schematischen Blockschaltbild gezeigt.
Der dargestellte Glühofen weist einen Ofenteil 1 zum Vorwärmen eines vor seiner metallischen Beschichtung in einer Schmelze oder in einem elektrolytischen Bad zu behandelnden Metallbandes 2, einen direkt befeuerten Ofenteil 3 und einen Ofenteil 4 mit einer Muffel 5 auf.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass das Metallband 2 den Ofenteil 1 von unten nach oben durchläuft und über einen Rollenkasten 6 zum direkt befeuerten Ofenteil 3 umgelenkt wird, der unten über einen weiteren Rollenkasten 7 mit der Muffel 5 in Verbindung steht, sodass das oben aus der Muffel 5 austretende Metallband 2 über eine Umlenkrolle 8 durch einen Kanal 9 abgezogen werden kann.
Zur direkten Befeuerung des Ofenteils 3 sind in diesem Brenner 10 vorgesehen, mit deren heissen Rauchgasen das in diesem Ofenteil 3 abwärts laufende Metallband 2 im Gegenstrom erwärmt wird.
Der direkt befeuerte Ofenabschnitt 3 ist auf der Abströmseite der Rauchgase durch eine Rauchgasleitung 11 an eine die Muffel 5 umschliessenden Rauchgaskammer 12 angeschlossen, über die die Muffel 5 erwärmt wird, und zwar mit Hilfe der Rauchgase aus dem direkt befeuerten Ofenteil 3, wie dies durch die strichlierten Strömungspfeile angedeutet wird. Falls die Wärmeenergie dieser in die Rauchgaskammer 12 abgezweigten Rauchgase nicht für die jeweils notwendige Erwärmung der Muffel 5 ausreicht, kann der Muffel 5 zusätzliche Wärmeenergie zugeführt werden. Zu diesem Zweck sind in der Rauchgaskammer 12 Brenner 13 vorgesehen.
Mit Hilfe diese Brenner 13 könnte auch eine Kühlung vorgenommen werden, wenn über die Brennerdüsen lediglich Luft in die Rauchgaskammer 12 geblasen wird.
Der Ofenteil 1 für die Vorwärmung des Metallbandes 2 wird ebenfalls mit Hilfe der Rauchgase aus dem direkt befeuerten Ofenteil 3 erwärmt. Zu diesem Zweck ist zwischen den Ofenteilen 1 und 2 eine entsprechende Verbindungsleitung 14 vorgesehen. Die zur Vorwärmung des Metallbandes 2 aus den Rauchgasen des direkt befeuerten Ofenteils 3 abgezweigte Rauchgasmenge wird durch eine Steuerklappe 15 in der Verbindungsleitung 14 eingestellt. Das Druckniveau im Ofenteil 1 kann durch eine Drosselklappe 16 im Rauchgasabzug 17 des Ofenteils 1 geregelt werden. In ähnlicher Weise wird auf die durch die Rauchgaskammer 12 des Ofenteils 4 strömende Rauchgasmenge und das Druckniveau in dieser Rauchgaskammer 12 Einfluss genommen.
Die Steuerklappe in der Rauchgasleitung 11 ist mit 18 bezeichnet. Die Drosselklappe im Rauchgasabzug 19 weist das Bezugszeichen 20 auf.
Die Wärmebehandlung des Metallbandes 2 in der Muffel 5 wird unter einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt. Das Schutzgas wird im Gegenstrom zum Metallband 2 durch die Muffel 5 geführt und gelangt über den unteren Rollenkasten 7 in den direkt befeuerten Ofenteil 3, wo sich das Schutzgas mit den Rauchgasen mischt.
Durch die beschriebene Rauchgasführung wird im Ofenteil 3 eine direkte Erwärmung des Metallbandes 2 durch die Rauchgase erreicht, die zur Vermeidung einer für die Ausbildung einer beschränkten Oxidschicht auf der Bandoberfläche in einem unterstöchiometrischen Bereich verbrannt werden, wobei durch das Zumischen von Schutzgas aus der Muffel 5 die Sauerstoffkonzentration weiter gesenkt werden kann.
Trotz einer solchen unterstöchiometrischen Verbrennung der eingesetzten Brennstoffe kann die Wärmeenergie dieser Brennstoffe gut genützt werden, weil die Rauchgaskammer 12 einerseits und der Ofenteil 1 zur Vorwärmung des Metallbandes 2 anderseits vorteilhafte Nachverbrennungsstrecken darstellen.
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The invention relates to a method for heat treatment of a metal strip in front of a metallic coating, wherein the metal strip is first heated in a directly fired furnace section using hot flue gases and then annealed in a at least one muffle furnace section under a reducing inert gas atmosphere.
For the pretreatment of cold-rolled steel strips for subsequent galvanizing, it is known to first preheat the steel strips in an oxidizing atmosphere in order subsequently to reduce the oxides, which oppose the wettability and adhesiveness, again in a protective gas atmosphere.
For this purpose, annealing furnaces are used, which have a directly fired furnace part for heating the steel strips in an oxidizing atmosphere and an adjoining furnace part, which is heated by means of jet pipes and contains a protective gas atmosphere. In order for the heating of the steel strips with the hot flue gases of the directly fired furnace part can build up only a small oxide layer on the strip surface, the fuels used are burned substoichiometric, resulting post-combustion chambers for complete utilization of the fuel energy.
Although the flue gases from the directly fired furnace section are also used to preheat the steel strips, the supply of heat from the flue gases, at least in some operating conditions, exceeds the heat requirement for heating the steel strips before entering the directly fired furnace section, so that some of that heat energy is needed the heat treatment of the steel strips must remain unused.
Since annealing furnaces heated with radiant tubes have only a limited hydrogen content in the reducing inert gas atmosphere for the heat treatment of a metal strip, and this limited hydrogen content leads to the desired volumetric ratio of hydrogen to water vapor to dew points which can not be achieved with such annealing furnaces.
has already been proposed for the heat treatment of metal strips in front of a metallic coating in a melt or in an electrolytic bath (AT 500 686 B1), a furnace section with a plurality of juxtaposed muffles, in which the hydrogen content of the inert gas atmosphere can be adjusted accordingly.
In a furnace section directly upstream of the furnace section with the muffles, the heating of the metal strip can again be carried out in an oxidizing atmosphere of the hot flue gases, resulting in disadvantageous conditions with regard to the utilization of the thermal energy.
The invention is therefore based on the object, a method for heat treatment of a metal strip in front of its metallic coating initially in an oxidizing flue gas atmosphere and then in a reducing inert gas atmosphere in such a way,
that the available heat energy of the fuel used for the direct firing of the corresponding furnace part can be fully utilized for the heat treatment of the metal strip.
Based on a method of the type described above, the invention solves the task by the fact that the muffle is heated by means of the flue gases from the directly fired furnace section.
By this measure is achieved in a simple manner that the not usable for the heating of the metal strip in the directly fired furnace heat energy of the fuel used to heat the muffle can be used, which is therefore only need to supply additional heat energy in case of need.
Since the oxygen content of the flue gases in the region of the furnace part with the muffle on the muffle outer side for the treatment of the metal strip under a reducing inert gas atmosphere within the muffle is irrelevant, the post-combustion of the fuel in the furnace part with the muffle under an advantageous supply of combustion air without danger for the bright annealing of the metal strip. In order to limit the growth of an oxide layer on the strip surface during the heating of the metal strip in the directly fired furnace part, protective gas from the muffle can be admixed with the flue gases in the directly fired furnace part, which is sufficient to maintain a furnace atmosphere sufficient for substoichiometric combustion oxidizing effect on the strip surface but advantageously facilitates low oxygen concentration.
The afterburning of the flue gases can be carried out under superstoichiometric conditions while supplying additional combustion air in a flue gas chamber enclosing the muffle.
For carrying out the method, it is possible to start from an annealing furnace with a directly fired furnace part and with a furnace part adjoining thereto, which has at least one muffle enclosed by a smoke gas chamber. It only needs the directly fired furnace part in the downstream side of the flue gases to be connected via at least one flue gas line to the muffle enclosing flue gas chamber to be able to apply the muffle as needed with the still hot flue gases from the directly fired furnace part. The muffle enclosing flue gas chamber can be used as a post-combustion chamber.
In addition, it is possible in a conventional manner to supply additional heat energy of the muffle, preferably by means provided in the flue gas chamber burners whose flue gases then mix with those from the directly fired furnace part. About such burners but could also be blown for cooling only air in the flue gas chamber.
In order for the directly fired furnace section to be supplied with protective gas from the muffle, provision is made for a flow connection between the muffle and the directly fired furnace section in the region of the end face opposite the flue gas line. Such a flow connection requires no special design measures, because yes, the tape guide between the oven parts requires a corresponding connection of the oven parts.
The inventive method for heat treatment of a metal strip before its metallic coating is explained in more detail with reference to the drawing, namely an annealing furnace according to the invention for carrying out the method is shown in a schematic block diagram.
The annealing furnace shown has a furnace part 1 for preheating a metal strip 2 to be treated before its metallic coating in a melt or in an electrolytic bath, a directly fired furnace part 3 and a furnace part 4 with a muffle 5.
The arrangement is made such that the metal strip 2 passes through the furnace part 1 from bottom to top and is deflected by a roller box 6 to the directly fired furnace part 3, which is below via another roller box 7 with the muffle 5 in combination, so that the top emerging from the muffle 5 metal strip 2 can be withdrawn via a guide roller 8 through a channel 9.
For direct firing of the furnace part 3 10 are provided in this burner, with their hot flue gases in this furnace part 3 downwardly running metal strip 2 is heated in countercurrent.
The directly fired furnace section 3 is connected on the downstream side of the flue gases through a flue gas duct 11 to a muffle 5 enclosing the flue gas chamber 12 through which the muffle 5 is heated, with the aid of the flue gases from the directly fired furnace part 3, as determined by the dashed flow arrows is indicated. If the heat energy of this branched off into the flue gas chamber 12 flue gases is not sufficient for the respectively necessary heating of the muffle 5, the muffle 5 additional heat energy can be supplied. For this purpose, 12 burners 13 are provided in the flue gas chamber.
With the help of these burners 13, a cooling could also be made when only air is blown into the flue gas chamber 12 via the burner nozzles.
The furnace part 1 for the preheating of the metal strip 2 is also heated with the aid of the flue gases from the directly fired furnace part 3. For this purpose, a corresponding connecting line 14 is provided between the furnace parts 1 and 2. The branched off to preheat the metal strip 2 from the flue gases of the directly fired furnace part 3 amount of flue gas is adjusted by a control valve 15 in the connecting line 14. The pressure level in the furnace part 1 can be regulated by a throttle valve 16 in the flue gas outlet 17 of the furnace part 1. Similarly, the amount of flue gas flowing through the flue gas chamber 12 of the furnace part 4 and the pressure level in this flue gas chamber 12 are influenced.
The control flap in the flue gas duct 11 is designated by 18. The throttle valve in the flue gas outlet 19 has the reference numeral 20.
The heat treatment of the metal strip 2 in the muffle 5 is carried out under a protective gas atmosphere. The protective gas is passed in countercurrent to the metal strip 2 through the muffle 5 and passes through the lower roller box 7 in the directly fired furnace part 3, where the inert gas mixes with the flue gases.
By the described flue gas guide a direct heating of the metal strip 2 is achieved by the flue gases in the furnace part 3, which are burned to avoid formation of a limited oxide layer on the strip surface in a substoichiometric range, wherein the admixing of protective gas from the muffle 5 the Oxygen concentration can be further reduced.
Despite such a stoichiometric combustion of the fuels used, the heat energy of these fuels can be used well, because the flue gas chamber 12 on the one hand and the furnace part 1 for preheating the metal strip 2 on the other hand represent advantageous Nachverbrennungsstrecken.
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