CN100478460C - 减少热处理时金属带形成的褶皱的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过金属带材的连续热处理作业线(例如退火或电镀作业线)上的辐射管来减少加热区内形成的褶皱的方法，所述带材绕过所述熔炉内的输送辊和/或托带辊，能够改善辊的热状态的所述方法，所述改进是通过直接改变所述辐射管的加热方式、从而直接控制辐射管对辊所发出的热通量完成的，其中辐射管设置于辊附近。

Description

减少热处理时金属带形成的褶皱的方法
技术领域
本发明的主题在于对在竖式熔炉内加热钢带的方法进行改进，具体而言，本发明涉及在金属带的连续热处理时，减少在热处理炉的加热区受到辐射管的热的金属带形成的褶皱的方法。
本发明所要解决的技术问题在于限制在这些竖式热处理作业线使用辐射管的加热部分形成褶皱。
背景技术
一方面，为确定本发明的应用领域，另一方面为更加清楚地理解所要解决的问题，现参照图1对竖式熔炉领域内的现有技术加以说明，而图1就是这种带材处理熔炉的一个示意图。
在该图中，附图标记1表示现有技术的熔炉，金属带材3通过该熔炉受到连续地处理，该金属带材要绕过连续的输送辊或托带辊2。该带材通过辐射管4的辐射被加热，该辐射管4通过一般为垂直的区域5由空气和燃料(一般为气体)的燃烧提供能量。
每个区域5都与熔炉的一个热力分段相对应，但热力分段一般在结构上不与熔炉的具体腔室相对应。每个区域都形成一个不可分开的辐射管组4，而辐射管4又设置有燃烧器，而燃烧器包括一个通用的燃料源和一个通用的助燃空气源。因此，熔炉的需热量就表现在为每个区域设定的燃料/助燃空气的流速上，而且每个区域都设置有自己的调节装置。在该方法的操作过程中，如果同一区域内的所有燃烧器都以相同的燃料/助燃空气流速供给能量，那么所有燃烧器将按照相同的方式工作。
当带材3穿过熔炉时，带材将在其两侧通过设置于轧制线两侧的辐射管被加热，当带材移过每个托带辊或输送辊2时，其将改变移动路线。因此，带材在熔炉内的加热曲线可被各个区域的指数所控制，例如当熔炉设置有6个区域，例如区域5，那么就存在6个指数。
在熔炉1的腔室内，冷带材3和热辊2之间存在温差。当带材3移过辊2时，带材将通过在一个与其宽度相同的区域内与辊的接触使辊受到冷却。当然，这种情况在第一辊上尤为明显。这样，温度在辊的纵向轴线上的分布就会沿一个杯形的曲线(而变化)，如附图2所示。这种温度分布的结果就使辊道台由于热收缩效应而沿同样形状的曲线变化。图3示出了辊的直径由于沿辊之纵向轴线上所产生的热收缩而变化的情况。而辊试图变形为“空竹”diabolo的形状，但无论如何都应该避免出现这种情况，因为带材已经不再沿辊的中心导向，而且处于一个不稳定的位置上；因此，即使使用导辊，也很难在处理作业线上为辊重新对心。为避免这种现象的发生，这些辊上形成有一初始的凸面，该初始凸面足以使辊在接触带材时所产生的热收缩的作用之后仍保持一个略微突出的凸面。
当带材的规格发生变化时，例如当将一窄带材换成一宽带材时，宽带材将沿杯形的辊移动，而不是保持平面状。这样，就可能形成褶皱，其通常被称为“热皱”。
此外，辊的外形轮廓要根据给定的带材宽度，尤其是要根据辊道的平面长度进行优化。宽度更大的带材将具有一个较大的凸面，这种结构有利于导向，但从形成褶皱讲却很不利。
尽管这种褶皱问题已不是新问题，但其却因为下述原因越显突出，而且频繁发生：
-待处理带材的规格趋向于更宽。宽度为2米的薄板是常见的情况，而在几年前，薄板的宽度很少超过1.3至1.5米。此外，钢材的最终机械性能的提高允许其厚度减小，从而减轻重量。因此，就整体而言，在很大程度上增加了宽度/厚度的比率，因此更容易形成褶皱；
-同样，就现代等级的低碳钢的外表，尤其是广泛使用的无间隙钢材的外观而言，为使这些钢材能够被拉伸，就需要在较高的温度下对其进行退火处理，这样带材的屈服强度就会降低。这种机械强度的降低进一步提高了产生褶皱的可能性；
-作业线速度的提高使得控制带材在熔炉内的状态更加困难；
-对生产线运行的要求和“说明书”的拓宽增加了厚度和宽度的不稳定性。
因此，在熔炉内控制钢带的平整度要求输送辊或托带辊在稳定状态下尤其是在带材规格发生变化的情况下具有良好的纵向温度均匀性。目前，已经存在许多解决该问题的方法，其中的某些方法说明如下：
-熔炉内褶皱检测法，该方法涉及到减小生产线的速度。该技术具有产量低的缺陷；
-增加带材的张力：由于存在带材物理变形的可能性，因此该方法会导致平整度缺陷的增加；
-对辊本身的结构修改(例如JP-A-04-06733)，但该技术成本极高，而且很难高速操作；
-以固定方式或以活动方式将隔热罩安装在各个辊的边缘和熔炉的辐射管之间(例如参见JP-A-06-228659)，而且优化使用气帘(JP-A-02-282431)或加热元件(JP-A-63-038532)。不可否认，该技术能够改变辊的热性能，而且并未要求使用结构复杂及投资和维修都很昂贵的设备。这是因为单独设置隔热罩并不能完全解决问题，其仍然是一个被动的操作机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在金属带的连续热处理时，减少在热处理炉的加热区受到辐射管的热的金属带形成的褶皱的方法，通过提供一种在钢带的竖式熔炉内经济有效地解决褶皱问题的方法来避免现有技术中的缺陷。与现有技术的解决方案不同，本发明不是针对通过叠置附加的操作机构来校正熔炉对输送辊或托带辊的热效应而提出的，而是在保持原来的方法的基础上通过直接控制由加热装置发出的热通量对其起源产生作用的。
因此，本发明涉及一种在金属带的连续热处理时，减少在热处理炉的加热区受到辐射管的热的金属带形成的褶皱的方法，在热处理中，金属带传送过热处理炉中的辊，所述的方法包括下列步骤：修改所述的辊的热状况，其中所述的修改是通过改变被设在所述的辊的附近的辐射管的加热而直接完成，因而直接控制由所述的辐射管向辊发出的热通量；各辐射管被单独地供以燃烧空气及燃料，并且各辐射管的燃料流速是连续调节的。
根据实施构成本发明之主题的方法的另一方式，改变辐射管的加热方式，以减少甚至消除在熔炉的底辊和顶辊之间的热梯度。
此外，本发明还提供由程序控制的带材加热曲线，该曲线适合于各种带材规格，而且还适用于在瞬变相过程中状态稳定的热循环。
附图说明
参照附图，通过下面的说明将会清楚本发明的其它特征和优点，其中附图示出了本发明的实施例，但这并非是对本发明的限制。在附图中：
-图1为现有技术的熔炉的示意图；
-图2示出了在根据图1所示的熔炉内，温度沿辊的纵向轴线的分布情况；
-图3示出了在图1所示的熔炉内，辊沿其纵向轴线的直径变化；
-图4示出了实施构成本发明之主题的方法的熔炉之示意图；
-图5示出了熔炉内带材的温度升高曲线，在图中不仅示出了低产量(窄带材)的情况，而且还示出了高产量(宽带材)的情况。
具体实施方式
图4示出了实施本发明之方法的熔炉1，图中还示出了带材3绕过输送辊或托带辊2连续通过熔炉并被辐射管4加热的情况。根据本发明的一个特征，每个辐射管都设置有一个独立的燃料和助燃空气供给源，以能够直接控制辐射管4对辊2发出的热通量。这样，根据本发明的方法，由辐射管发出的热通量可被单独控制，而不象图1所示的现有技术那样被多个区域所控制。
为降低成本，可不必对每个辐射管的燃料流速进行连续调节，一个“开/关”型的操作完全可以用于实施构成本发明之主题的方法。
通过说明，实施构成本发明之主题的方法的几个实施例如下所述。当然，这些仅是实施例，而不是限制特征。
实施例1
为便于带材的宽度从窄型向宽型过渡，某些辐射管，尤其是靠近辊的那些辐射管，而且仅是这些靠近辊的辐射管或其中的某些辐射管以预期的方式停止工作。该方法使其能够限制辊的整体热隆起程度。
实施例2
为避免在宽带材上产生褶皱，应尽可能在带材最热的位置上保持辊侧面的平整度。根据本发明辐射管的最高可能温度保持在设置于下游侧的熔炉部分(辊沿其边缘具有较大的膨胀)。因此，带材温度的迅速升高将导致产量的低下(图5)。
实施例3
为避免窄带材的错位，根据本发明，通过在辊的侧面最平整的位置上使辐射管保持低温的方式来强化辊的凸面。
实施例4
根据本发明，在转换过程中，可通过保持空气阀打开(冷热调节)来冷却某些辐射管。
本发明所提供的优点具体如下所述：
-减少形成褶皱的可能性，尤其是在宽度转换过程中；
-可改变带材加热曲线，除了由于热量传递给带材而出现的常规限制外，考虑到由于褶皱而导致的限制；
-可消除熔炉内的热梯度；这是因为熔炉的上部要比下部更热，这是公知的，因为对流将有助于烟囱效应的形成。热梯度的消除从而导致了限制上部辊的热应力和与辊接触的带材的热机械应力；
-更好的瞬时流道提高了作业线的编程灵活性；
-提高了作业线的生产率。
当然，本发明并非仅限于具体的实施例，其范围包括所有的变型结构。

Claims (5)

1、一种在金属带的连续热处理时，减少在热处理炉的加热区受到辐射管的热的金属带形成的褶皱的方法，在热处理中，金属带传送过热处理炉中的辊，所述的方法包括下列步骤：
修改所述的辊的热状况，其中所述的修改是通过改变被设在所述的辊的附近的辐射管的加热而直接完成，因而直接控制由所述的辐射管向辊发出的热通量；
各辐射管被单独地供以燃烧空气及燃料，并且各辐射管的燃料流速是连续调节的。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于：所述靠近辊的辐射管以预期的方式停止运转，以利于带材的宽度从窄型过渡到宽型。
3、根据权利要求1的方法，其特征在于：在宽带材的情况下，辐射管的最高可能温度保持在位于下游侧的熔炉部分上。
4、根据权利要求1的方法，其特征在于：在窄带材的情况下，保持比在宽带材的情况下低的辐射管温度。
5、根据权利要求1的方法，其特征在于：其还包括对带材加热曲线进行程序控制，该曲线适合于状态稳定或在瞬变相过程中的各种带材规格和热循环，其中辐射管的最高可能温度保持在位于下游侧的熔炉部分上。
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