CN101407857A - 金属带连续热处理设备 - Google Patents
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Abstract
一种金属带连续热处理设备,包括:预热区域,金属带连续地通过它并被空气注入系统的空气预热;热处理区域,排出预热区域的金属带通过它且被非氧化气体加热;用于加热非氧化气体的辐射管燃烧器;位于预热区域与热处理区域之间的第二预热区域,其与预热区域内的空气隔离,且连接到热处理区域上,并且具有非氧化气体,金属带通过非氧化气体且在高于预热区域的温度被预热;热排气系统,其从辐射管燃烧器中排出废热;安装到热排气系统的高温换热器,其使用热排气流加热非氧化气体;和在高温换热器的下游位置安装到热排气系统的低温换热器,其使用热排气流加热预热区域内的空气。本发明的金属带连续热处理设备有效使用排气热能以提高热处理区域的温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属带连续热处理设备,其中由用于加热热处理区的辐射管燃烧器或其它相似的发热装置所产生的排气热能可以高效加热热处理区域。
背景技术
为了降低能量消耗,连续金属带热处理技术的传统惯例是在金属带进入热处理区域之前使用预热装置对其进行预热(见参考文献1)。图2、3和4图示了传统热处理过程中使用的预热区域‘a’的各种构造。图2图示了一种构造,在所述构造中包括非氧化气体(non-oxidizing atmosphere)的预热区域‘a’连接到热处理区域‘b’。图3描述了一种结构,在所述结构中密封部件‘c’使包括(外界)空气环境的预热区域‘a’与包括非氧化气体的热处理区域‘b’隔离。图4描述了一种结构,在所述结构中密封部件‘c’将预热区域‘a’与包括非氧化气体的热处理区域‘b’内的环境相互隔离,并且在所述结构中预热区域‘a’内的气体是来自辐射管燃烧器‘d’的热排气以便加热热处理区域‘b’内的气体。辐射管燃烧器‘d’排出的热排气温度大于600℃。
在图2中所图示的过程中,在热处理区域‘b’内的非氧化气体流入预热区域‘a’内,在预热区域‘a’非氧化气体通过与换热器‘e’接触被加热,在换热器‘e’内包括从辐射管燃烧器‘d’流动的热排气获得的热能。在图3中所图示的过程中,流入预热区域‘a’内的空气通过与换热器‘f’接触被加热,从辐射管燃烧器‘d’排出的热排气加热所述换热器‘f’。在图4所示的过程中,来自辐射管燃烧器‘d’的热排气直接用作预热区域‘a’内的气体。在上述每个过程中,用于调节预热区域‘a’内的内部压力的压力调节阀‘g’安装在排气系统‘h’内以便允许气体从预热区域‘a’内排除。
参考文献1未经审查的日本专利公开No.H10-102151
发明内容
本发明解决的问题
如在图2至4所描述的过程进行的那样,热排气从辐射管燃烧器‘d’流过其的、提高热处理区域‘b’内的温度的所述机构,如以下将要说明地没有充分利用包括在排气中的热能。
在图2的过程中,将连接到热处理区域‘b’的预热区域‘a’中的非氧化气体的温度升高至与来自辐射管燃烧器‘d’的热排气的温度相同。即使辐射管燃烧器‘d’的热排气通过换热器‘e’加热此高温非氧化气体,热交换效率仍然很低,由此极高温度的热排气没有在所述过程中被有效利用,而是从换热器‘e’中排出。
在图3所示的过程中,预热区域‘a’内的气体是充满空气的氧化气体。不希望在此空气中将金属带‘i’预热至高温。即使来自辐射管燃烧器‘d’的排气通过换热器‘f’加热空气,因为,在图1过程中所提及的那样,极高温度热排气从换热器‘f’排出,所以也没有有效地利用热能。
在图4中,因为通过辐射管燃烧器‘d’的连续排气流升高预热区域内的压力,所以充满预热区域的热排气通过排气系统‘h’顺次排出。在此构造中,热排气以极高温度排出,由此说明了有辐射管燃烧器‘d’产生的热能没有被有效地利用。
通过相关技术过程的解释之后,发明者提出了一种金属带连续热处理设备,其可以高效使用由用于加热热处理区域的辐射管燃烧器或其它相似的产热装置所产生的热能。
克服相关技术中的问题的装置
一种根据本发明的金属带连续热处理设备,包括:
预热区域,金属带连续地通过所述预热区域并被空气注入系统引入的空气所预热;
热处理区域,排出预热区域的金属带连续通过所述热处理区域,并通过非氧化气体加热;
用于加热在热处理区域内的非氧化气体的加热装置;
位于所述预热区域与所述热处理区域之间的第二预热区域,所述第二预热区域与预热区域内的空气气体相隔离,且连接到热处理区域上,并且具有非氧化气体,连续的金属带通过所述非氧化气体并且以高于预热区域内的温度被预热;
热排气系统,所述热排气系统从所述加热装置中排出废热;
安装到所述热排气系统上的高温换热器,所述高温换热器使用热排气流以便加热在所述第二预热区域内的非氧化气体;和
在所述高温换热器的下游位置上安装到所述热排气系统上的低温换热器,所述低温换热器使用热排气流以便加热注入到预热区域内的空气。
本发明也包括一种连接到所述预热区域上的排气系统,独立过程换热器安装到所述排气系统上以便将来自所述预热区域的废热用于加热在独立过程中所用的介质。
发明效果
根据本发明的金属带连续热处理设备提供了有效使用由辐射管燃烧器或其它相似的发热装置产生的排气中的热能的装置。
附图说明
图1是金属带连续热处理设备的一个实施例的示意图;
图2是在先技术中存在的一个金属带连续热处理设备的示意图;
图3是在先技术中存在的另一个金属带连续热处理设备的示意图;和
图4是在先技术中存在的又一个金属带连续热处理设备的示意图。
附图标记说明
1:金属带连续热处理设备
2:空气注入系统
3:金属带
4:预热区域
5:排气系统
6:压力调节阀
7:热处理区域
8:辐射管燃烧器
9:第二预热区域
10:热排气系统
11:高温换热器
12:低温换热器
13:独立过程换热器
具体实施方式
以下参照附图,对根据本发明的金属带连续热处理设备的优选实施例进行具体描述。如图1所示,根据本发明的金属带连续热处理设备包括:预热区域4,金属带3连续地通过预热区域4并被预热,由空气注入系统2供给的在预热区域4内的空气气体;热处理区域7,排出预热区域4的金属带3连续地通过热处理区域7并被加热,在热处理区域7内的环境包括非氧化气体;用于增加热处理区域7内的非氧化气体的温度的辐射管燃烧器8;位于预热区域4与热处理区域7之间的第二预热区域9,第二预热区域9与预热区域4内的空气气体隔离,且连接到热处理区域7上,并且第二预热区域9包括非氧化气体,在非氧化气体内金属带3被预热到大于预热区域4内的温度;运送来自辐射管燃烧器8的热排气的热排气系统10;高温换热器11,所述高温换热器11安装到热排气系统10上,且用于将废热传递到第二预热区域9内的非氧化气体以便升高第二预热区域9内的温度;和低温换热器12,在高温换热器11的下游的一点上所述低温换热器12安装到热排气系统10上,用于将废热传递到引入到预热区域4内的空气以便增加预热区域4内的空气气体的温度。独立过程换热器(separate process heat exchanger)13安装到连接到预热区域4的排气系统5以便利用排出预热区域4的热能来加热在独立过程中所使用的催化剂。此外,可以将压力调节阀6或相似的机构安装到排气系统5上作为调节预热区域内的压力的装置。
在此实施的根据本发明的金属带连续热处理设备1构造成设置第一级、第二级和第三级,在第一级中连续供给的金属带3通过预热区域4,在第二级中经过区域4预热过的金属带3通过第二预热区域9,在第二预热区域9内金属带3的温度进一步增加,在第三级中经过区域9的预热的金属带3在热处理区域7内被热处理。
进口4a和出口4b设置在预热区域4上以便允许连续金属带3进入预热区域4内或从预热区域4内出来。进口导板9a设置在第二预热区域9内以便允许金属带3从预热区域4穿过进入第二预热区域9内。安装在预热区域4与第二预热区域9之间的密封结构14利用在出口4b和进口导板9a的密封机构(在附图中没有示出)从而使第二预热区域9内的气体与预热区域4内的气体相隔离。连接第二预热区域9与热处理区域7的狭窄通道15允许从第二预热区域9排出的金属带3进入热处理区域7。导向轮16设置在预热区域4、第二预热区域9和热处理区域7内作为引导连续金属带3穿过的装置。
金属带3从进口4a连续地装进预热区域4内。金属带3穿过预热区域4,通过出口4b排出,然后穿过密封结构14进入进口导板9a,从进口导板9a进入第二预热区域9。然后金属带3穿过狭窄通道15进入热处理区域7。
风扇2a安装到其上的空气注入系统2连接到预热区域4上。通过风扇2a的抽吸操作空气注入系统2将(外界大气)空气注入预热区域4内以便在其中形成氧化气体。此外,排气系统5连接到预热区域4上以便允许空气气体从排气系统5中排出。压力调节阀6安装到排气系统5上以便调节在预热区域4内的压力。压力调节阀6也可以作为止回阀,当在预热区域内的压力超过预定值时止回阀打开,由此通过排气系统5排出预热区域内的空气气体。
热处理区域7和第二预热区域9通过狭窄通道15相互连接,由此形成一种结构,所述结构允许热处理区域7内的气体流入到第二预热区域9内。例如,氢气和氮气的混合气体被密封在第二预热区域9内和热处理区域7内以便在其中形成非氧化气体。
连接到第二预热区域9的是循环系统17,循环扇17a安装在循环系统17上。通过循环扇17a将非氧化气体从第二预热区域9中吸出和以循环流动模式将非氧化气体排回到区域9内来操作循环系统17。
辐射管燃烧器8用于升高热处理区域7内的非氧化气体的温度。辐射管燃烧器8的热排气通过连接到其上的热排气系统10排出,被来自鼓风机8a空气与燃料的燃烧加热,然后将热处理区域7内的非氧化气体的温度从700℃升高至950℃。
高温换热器11和低温换热器12安装到热排气系统10上,低温换热器12位于高温换热器11的下游。高温换热器11放置在循环系统17内,由此能够使用来自辐射管燃烧器8的热排气来加热第二预热区域9内的非氧化气体。来自热处理区域7的热能的流动和高温换热器11的热交换使第二预热区域9内的非氧化气体的温度升高到超过400℃,优选地升高到在450℃至500℃之间的温度。低温换热器12放置在空气注入系统2内,使用排出高温换热器11的降低了温度的热排气来加热注入到预热区域4内的空气。低温换热器12的热交换加热注入的空气并将预热区域4内的空气气体的温度升高到从200℃到250℃的一个优选温度。
尽管在附图中没有显示,有安装在预热区域4和第二预热区域9内的热传感器所产生的大气温度信号可以用于输入控制器用数据,所述控制器控制在此设备1中的辐射管燃烧器8、空气扇2a、循环扇17a和再循环扇(尽管没有示出)的操作。
设置有连接到预热区域4上的排气系统5的独立过程换热器13可以用于将来自预热区域4的废热施加到其它过程的液体或气体介质上。从预热区域4出来的热能流也可以被直接施加到不需要独立过程换热器13的其它类型的热驱动过程中。
下面将描述在图1中以金属带连续热处理设备1的形式存在的本发明的实施例的操作。在金属带3可以由热处理设备1进行热处理之前,有必要将热处理区域7、第二预热区域9和预热区域4内的空气温度升高到需要的水平。
热处理区域7内的辐射管燃烧器8产生热能,所述热能升高填充在热处理区域7内的非氧化气体的温度。热处理区域7内的气体的热能通过狭窄通道15流入到第二预热区域9内。由辐射管燃烧器8产生的热排气流经热排气系统10。循环扇17a的操作使第二预热区域9内的气体循环通过循环系统17。高温换热器11将流经热排气系统10的高温排气用于最初地升温,继而通过与流经循环系统17的气体之间的热交换维持第二预热区域9内的气体的温度。此机构使用辐射管燃烧器8内的热能升高第二预热区域9内的非氧化气体内的温度,并降低排气温度。
通过空气扇2a的操作形成预热区域4内的空气气体,空气扇2a驱动外界大气通过空气注入系统2进入区域4内。热排气流经热排气系统10,在通过高温换热系统11之后进入低温换热器12。流经低温换热器12的相对较低温度的排气用于升高通过空气注入系统2的驱动到预热区域4内的空气。此机构也使用来自辐射管燃烧器8的排气内的热能以便加热在预热区域4内的空气气体,并且因此进一步降低了热排气的温度。现在具有相当低温度的热排气最终在热排气系统10的端部排出。如果压力超过预定限度,压力调节阀6通过释放通过排气系统5的预热区域4内的压力提供压力调节功能。
一旦预热区域4、第二预热区域9和热处理区域7内的温度升高到需要的水平,连续金属带3穿过进入预热区域4且在其中被预热,继续穿过进入第二预热区域9并在其中预热到更高温度,然后继续穿过进入热处理区域7并在其中经受热处理。
排出排气系统5的废气可以流经独立过程换热器13以便加热在金属带热处理过程之外的过程中所使用的介质,由此提供一种进一步降低释放到外界环境的温度的机构。
在此根据本发明的金属带连续热处理设备1构造成包括第二预热区域9以便在一个大于预热区域4的温度的温度下预热金属带3,并且能够使由辐射管燃烧器8产生的且通过热排气系统10供给的热排气通过高温换热器11和循环系统17用于加热第二预热区域9内的气体;并通过低温换热器12和空气注入系统2升高预热区域4内的气体的温度,沿着热排气系统10低温换热器12位于温度换热器11的下游。此两级预热机构使用由辐射管燃烧器8产生的热排气以便升高热处理区域7内的气体的温度,并且能够高效利用系统中的热能以便预热连续金属带3并由此减少能量消耗。此外,当由辐射管燃烧器8产生的热排气排出系统时热排气的温度明显较低,由此简化了结构,在所述结构中热排气系统10暴露到环境中并且防止全球变暖。
在热排气系统10中低温换热器12位于高温换热器11的下游,由此允许高温换热器11使用高温废热升高第二预热区域9内的气体的温度,并允许低温换热器12使用排出高温换热器11的相对低温的排气来加热预热区域4内的气体温度。此机构提供对于预热区域4内和第二预热区域9内的气体的充足热控制,并且合理有效地使用辐射管燃烧器8产生的热能。
此外,由于空气注入系统2的空气的强力注入产生在预热区域4内的空气气体,从而确保排出预热区域4的大量排气,并且在此排气内的热能可以用于获得更高的热效率。本实施例描述了安装在排气系统5内的压力调节阀6,压力调节阀6允许大量排气流出和调节预热区域4内的压力。此外,排气系统5中的独立过程换热器13的设置通过排出预热区域4的排气提供了对于其它过程的介质的有效加热。
尽管实施例描述了安装到排气系统5的以压力调节阀6的形式出现的压力调节机构,压力调节机构不限于此描述,而是可以采取喷水器或其它相似的压力释放机构的形式。
Claims (2)
1、一种金属带连续热处理设备,包括:
预热区域,金属带连续地通过所述预热区域并被空气注入系统引入的空气气体所预热;
热处理区域,排出所述预热区域的金属带连续通过所述热处理区域且在非氧化气体中被加热;
加热装置,其升高在所述热处理区域内的非氧化气体的温度;
位于所述预热区域与所述热处理区域之间的第二预热区域,所述第二预热区域与所述预热区域内的空气气体相隔离,且连接到所述的热处理区域上,并且充满非氧化气体,金属带通过所述非氧化气体并且在温度高于预热区域内的温度的情况下被预热;
热排气系统,由所述加热装置产生的废热通过所述热排气系统排出;
安装到所述热排气系统上的高温换热器,所述高温换热器使用热排气流以便加热在所述第二预热区域内的非氧化气体;和
在所述高温换热器的下游位置安装到所述热排气系统上的低温换热器,所述低温换热器使用热排气流以便加热引入到预热区域内的空气。
2、根据权利要求1中所述的金属带连续热处理设备,其中排气系统连接到所述预热区域上,且独立过程换热器安装到所述排气系统上以便将来自所述预热区域的废热用于加热在独立过程中所用的介质。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090415 |