CN104081145A - 具有定位在保护罩内部的热量输出装置的、特别是由位于炉室外部的能量来源馈给能量的、用以向退火炉气输出热量的罩式炉 - Google Patents
具有定位在保护罩内部的热量输出装置的、特别是由位于炉室外部的能量来源馈给能量的、用以向退火炉气输出热量的罩式炉 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104081145A CN104081145A CN201280061608.4A CN201280061608A CN104081145A CN 104081145 A CN104081145 A CN 104081145A CN 201280061608 A CN201280061608 A CN 201280061608A CN 104081145 A CN104081145 A CN 104081145A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- annealing
- furnace
- furnace chamber
- furnace gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/663—Bell-type furnaces
- C21D9/677—Arrangements of heating devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B11/00—Bell-type furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
一种用于对退火物料(102)进行热处理的炉(100),其中,炉(100)具有:可被封闭的第一炉室(104),所述第一炉室(104)被构造用于容纳退火物料(102)以及用于借助退火物料(102)与第一炉室(104)中的可被加热或可被冷却的第一退火炉气(112)的热学相互作用来对退火物料(102)进行热处理;以及可取下的第一保护罩(120),借助第一保护罩(120)可以封闭第一炉室(104)。此外,至少部分地位于借助第一保护罩(120)封闭的第一炉室(104)的内部的第一热交换装置(108)被设置用于与第一保护罩(120)内部的第一退火炉气(112)交换热量。热交换装置(108)相对于用以驱动退火炉气的第一退火炉气鼓风机(130)以如下方式布置:在炉(100)的每个运行状态中,由第一退火炉气鼓风机(130)驱动的退火炉气均给热交换装置(108)馈流。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对退火物料进行热处理的炉,以及涉及一种用于对退火物料在炉中进行热处理的方法。
背景技术
AT 508776公开了一种用于对退火物料在罩式退火设备中进行预加温方法,该罩式退火设备具有将退火物料容纳在传送流体气氛中的保护罩下方的退火炉底。有待在保护罩中经受热处理的退火物料借助气态的载热体得以预加温,气态的载热体在回路中从外部环绕冲吹保护罩并且将热量从在一个保护罩中已完成热处理的退火物料上吸收过来并且输出给在另一保护罩中有待热处理的退火物料。为了对退火物料进行热处理,使用至少另一具有能从外部通过燃烧器得到加热的保护罩的退火炉底。来自保护罩的加热件的热的排出气被与用于预加温退火物料的已加温的载热体相掺混。
AT 507423公开了一种用于对退火物料在罩式退火设备中进行预加温的方法,该罩式退火设备具有两个将退火物料容纳在保护罩下方的退火炉底。在保护罩中有待经受热处理的退火物料借助气态的载热体得以预加温,气态的载热体在两个保护罩之间在回路中引导,并且将热量从在保护罩中已完成热处理的退火物料上吸收过来并且输出给在另外的保护罩中有待加温的退火物料。在回路中引导的载热体流从外部环绕冲吹两个保护罩,而在保护罩内部,传送流体被翻动
AT 411904公开了一种特别是用于钢带卷或线材卷的罩式退火炉,其具有容纳退火物料的退火炉底以及气密性地装设的保护罩。此外,设置有支承在退火炉底中的径向送风机,径向送风机具有叶轮和围绕叶轮的、用以使保护罩中的传送流体发生翻动的导向装置。用于使传送流体冷却的热交换器在输入侧通过流体管道连接至径向送风机的推压侧并且在输出侧通入导向装置与保护罩之间的环形缝隙中。可沿轴向推移到径向送风机的推压侧流体路径中的转向装置用于选择性地将引导至热交换器(以水冷却的环形集束管)的流体管道连接至径向送风机。保护罩通过环形法兰气密性地得到支承,即压紧在该炉底法兰上。热交换器(冷却器)处在环形法兰下方。流体管道由自导向装置的外周边出发的、相对于环形缝隙同中心的环形通道构成。转向装置构造为在外部围绕导向装置的环形转向推移件(Umlenkschieber)。
传统的炉通常很笨重并且具有相对高的能耗。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能紧凑制成的炉,特别是罩式炉。
该目的通过具有根据独立权利要求特征的主题来实现。其他实施例在从属权利要求中示出。
根据本发明的实施例,完成一种用于对退火物料热处理的炉(特别是罩式炉)。该炉具有可封闭的退火室,该退火室被构造用于容纳退火物料和借助退火物料与可加热的退火炉气在退火室中的热学相互作用来对退火物料进行热处理。该炉还具有可取下的保护罩,能够借助该保护罩来封闭退火室。至少部分地位于借助第一保护罩封闭的退火室的内部的(以退火炉气鼓风机的流通状态,进一步特别是以其完全流通状态位置固定地定位的)热交换装置被构造用于与保护罩内部的退火炉气进行热量交换。热交换装置相对于用以驱动退火炉气的第一退火炉气鼓风机以如下方式布置:在炉的每个运行状态中,由第一退火炉气鼓风机驱动的退火炉气均特别是以完全的程度对热交换装置馈流。
根据本发明的另一示范性实施例,提供一种用于对退火物料在炉中进行热处理的方法。在该方法中,将退火物料容纳在可封闭的退火室中。退火室被以可取下的保护罩封闭。退火物料在封闭的炉室中借助退火物料与炉室中的退火炉气相互作用而得到热处理。退火炉气借助于与至少部分地处于借助第一保护罩封闭的炉室的内部的热量输出装置发生热量交换而在保护罩内部得到加温。热交换装置相对于用于驱动退火炉气的第一退火炉气鼓风机以如下方式布置:在炉的每个运行状态中,由第一退火炉气鼓风机驱动的退火炉气均给热交换装置馈流。
根据本发明的示范性示例,可以提供如下的炉,该炉具有以保护罩封闭的退火室,在退火室的内部布置有可被加热而且可被冷却的退火炉气。退火炉气又可以对处在借助保护罩密闭地密封的退火室的内部的退火物料、例如带件卷或线材卷等(其例如由钢、黄铜、铜或铝及其合金制成)加热。根据本发明,在这里在该炉中唯一的保护罩就足够了,这是因为热交换装置(特别是热量输出装置,也就是用于输出用来给退火炉气加温的全部热量的技术装置,或者可替选地为热能吸收装置,也就是处于冷却目的而用于吸收退火炉气热量的技术装置)被定位在保护罩的内部。这实现了该炉紧凑的结构形式,这是因为其他罩件(例如加热罩或冷却罩)由于设置有热交换装置而可以变得多余。此外,在设置有仅一个保护罩的情况下,按照传统方式所需的用于操纵附加的加热罩或冷却罩的起重器作业根据本发明大大简化,这是因为仅须对唯一的保护壳套及退火物料加以操纵。此外,由此实现了从热交换装置(特别是热交换器,进一步说特别是集束管热交换器)到退火炉气的直接热量输出或者从退火炉气到热交换装置的直接热量输出,而不需要穿过保护罩从保护罩外部出来的间接的热量输入管路。由此,热交换装置可以用于热量输出或用于热量吸收。此外,根据本发明,对于甚至可以至少部分热绝缘地构造的保护罩来讲,存在较高的构造自由度,以便避免对外的热量损耗。
本发明的实施例的显著优点见于:在每个运行状态(特别是借助加热装置用以加热、借助冷却装置用以冷却以及用以在退火炉气与热交换装置之间进行热交换)中,由鼓风机输送的退火炉气直接指向热量输出装置。以鼓风机驱动的退火炉气进行的这种直接或间接的馈流可以特别是以完全流通的状态进行,也就是说绕着鼓风机沿着(例如假想的圆)的周边在整个周边上进行。由此,可以在退火炉气与热交换装置之间实现非常有效率的热量关联。热交换装置特别是可以位置固定地装配或者特别是不可运动地设置在炉上,由此确保的是:由鼓风机输送的退火炉气通过叶片等指向例如呈圆形布置的集束管热交换器或其他热交换装置。
另外,介绍了炉的附加的示范性实施例。该实施例同样适用于所述方法。
为了确保在炉的每个运行状态中,由第一退火炉气鼓风机驱动的退火炉气均给热交换装置馈流,则热交换装置应当位置固定地而且不可推移地布置在炉的相应部位上或者持久地固定在炉的相应部位上。可以视为炉的可行的运行状态的有:用以借助加热单元进行加热的加热运行状态以及用以借助冷却单元进行冷却的冷却运行状态以及(为了预加热或预冷却)在应用传送流体流路的情况下用以在不同炉室之间进行热交换的热交换运行状态。
位于保护罩内部的热交换装置可以根据一实施例被选择性地驱动,用以输送热量或冷量(或者说进行加温或冷却),并且由此可以作为冷量输出装置(也就是用于吸收热量)运行。于是,热交换装置也可以构造为热量和冷量输出装置(或者说用于热量输出和吸收)。
根据一实施例,保护罩可以是炉室的最靠外的特别是唯一的罩件。根据该构造方案,唯一的保护罩(对于多个相关联的炉室或炉底的情况则为每个炉底一个保护罩)可以是足够的,这实现了紧凑的结构形式。
根据一实施例,炉可以具有加热单元,该加热单元至少部分地(优选完全)布置在炉室的外部,并且被配置用于给热交换装置供给热量。由此,加热单元可以理解为实际由其他能量形式(电流、燃气、油、生物质颗粒燃料(Pellet))生成热量的单元。由此,可以设置有位于保护罩外部的热量来源,该热量来源将到达热交换装置的热量从保护罩外部提供到保护罩内部中去。这实现了对退火炉气简单可控的加热。布置在炉室外部的、也就是布置在受加热区域之外的加热单元将热能通过传送流体流路导引给热交换装置,特别是热交换器。
加热单元可以例如是电加热单元、燃气加热单元、油加热单元或生物质颗粒燃料加热单元。加热例如也可以凭借电能来进行。同样可行的是,通过在退火腔室外部的热交换器将电能传递给热压力炉气并且将蕴含于其中的热能输送给热交换装置。相对于利用电能来加热的方案,可替选地或作为补充地,可以利用燃气来加热。这可以通过位于退火腔室外部的热交换器例如在使用天然气的情况下来进行,从而又可以将热压力炉气传送给热交换装置。这样的炉能够对环境有利地运行,例如因为对于电加热单元而言不产生二氧化碳和氮的氧化物。在进行燃气加热时,很少的甲烷耗用量就可行,其中,可能生成少量CO2和NOX。油加热单元可以燃烧油,以便产生热能。生物质颗粒燃料加热单元可以燃烧木质生物质颗粒,以便产生热能。自然地,根据本发明还可以使用其他类型的热能产生单元。
根据一实施例,电加热能量还可以通过换能器直接输入到热交换装置(例如布置在炉内部的集束管热交换器)上。为此,该炉可以具有电联接元件,电联接元件将加热单元与热交换装置连接并且由此与热交换装置电联接。联接元件优选穿过炉室的炉基座(或者说炉底座)引入到炉室中。例如可以将传送流体流路的低欧姆电阻的管壁部用作这样的联接元件,热交换装置(特别是集束管)连接到该低欧姆电阻的管壁部上。当管壁部通过电加热单元被加载电流(优选为低压下的高电流)时,电流基本上无减弱地或者至少减弱程度很低地传递到高欧姆电阻的热交换装置(特别是集束管热交换器的管壁部)上,从而在热交换装置上出现欧姆损耗,热交换装置凭借该欧姆损耗在炉室中被加热。联接元件穿过底部或炉室的炉基座的引入方案实现了:保护罩简单而又无中断地构造,这是因为输入管路穿过保护罩到达热交换装置的引入变得多余。
根据一实施例,热交换装置可以是(特别是完整地)布置在炉室中的热交换器,该热交换器可以不可运动地(或不可推移地)而且位置固定地在炉室中装配在预设的部位上。由此,由在炉室中布置在中心部位上的退火鼓风机翻动的退火炉气例如可以借助导向装置直接指向装配在固定部位上的热交换器。该热交换器可被构造用于在保护罩的内部提供从传送流体流路输送进入炉室内部的、特别是包含在传送流体中的热量(或冷量)并且由此在保护罩内部使得与热交换器在热学上关联的退火炉气得到加热(或冷却)。在此,热交换器可以被构造用于禁止退火炉气与传送流体发生直接接触,但用于实现两种流体之间的热学相互作用。由此,可以使传送流体和退火炉气单独针对其各自功能得以优化。
根据一实施例,热交换器可以被构造用于退火炉气与传送流体之间的热能交换,该传送流体可被输送穿过热交换器。传送流体可以在闭合的传送流体流路中在与退火炉气不发生接触(也就是传送流体和退火炉气不混合,但在传送流体和退火炉气之间存在热学关联)的情况下引导。
根据一实施例,该炉还可以具有至少另一可封闭的炉室,该炉室被构造用于容纳退火物料以及用于借助退火物料与其他炉室中的可被加热的其他退火炉气的热学相互作用来对退火物料进行热处理。此外,可以设置有其他可取下的保护罩,借助其他保护罩可以封闭其他炉室。至少部分地、优选完全处在借助其他保护罩封闭的其他炉室的内部的其他热交换装置可被构造用于对其他保护罩内部的其他退火炉气进行热量输出或吸收。必要时设置的、用以给处于上面介绍的第一炉室中的热交换装置供给热量的加热单元或冷却单元也可以被配置用于给其他热交换装置供给热量。由此,可以将一个加热单元或冷却单元共同用于罩式炉的多个炉室或炉底。依照这种方式,可以运行具有多个炉室或炉底的炉。加热单元或冷却单元可以要么被构造用于给其中一个炉室供能,要么被构造用于给另外那个炉室供能,要么用于给两个炉室供能。同样可行的是:为炉室构造单独的加热单元或冷却单元。
根据一实施例,其他热交换装置可以是布置在其他炉室中的其他热交换器(特别是集束管热交换器),该热交换器被构造用于在其他退火炉气与传送流体之间的热交换。炉室中的热交换器也可以例如借助在热交换器之间循环流动的传送流体彼此在热学上关联。
特别地,炉可以具有闭合的传送流体流路,该传送流体流路以如下方式与所述热交换器以及与所述其他热交换器作用连接:借助传送流体能够在所述退火炉气与所述其他退火炉气传递热能。根据优选实施方式,两个炉室的两个作为热交换装置的热交换器可以彼此借助传送流体在热学上联通。传送流体流路自身可以是闭合的,也就是说仅允许与相应炉室中的相应退火炉气发生热学上的而非直接的流体连接。依照这种方式,可以在具有多个炉室或炉底的炉中例如将恰好处在冷却阶段的炉室的热能用于对恰好处在加热阶段的另一炉室预加热。为此,可以提供单独的而且封闭的传送流体流路,该传送流体流路与布置在炉室内部的热交换器(该热交换器由此分别在整个周边上被相应的退火炉气环绕冲吹)发生流体连接。这实现了对所耗用能量的高效利用。在此,炉底的退火炉气(例如100%为氢气)与起热交换作用的配对炉底的退火炉气(例如也100%为氢气)不发生接触。由此,可靠地避免了:由于(通过蒸发的翻动油或助拔剂(Ziehmittel)发生的)积碳所引起的不希望的质量损失以及在热交换器开始加温时不希望地输送氧气(O2)和水(H2O)的痕量。另外,根据本发明的炉的安全性非常高,因为尽管设置有热交换器,在不同炉室的退火炉气之间以及在一方面的退火炉气与另一方面的传送流体(例如100%为氢气或100%为氦气)之间的相互作用仍被禁止。
通过传送流体流路虽然在流体上但非在热学上与两个炉室中的退火炉气脱开关联的方式,还实现了:所用的传送流体专门为了有效热量传递的需要来设计,特别是应用具有高导热能力的传送流体。此外,在以这种方式将退火炉气与传送流体在流体上脱开关联的情况下,可行的是:传送流体流路被构造为高压流路,从而在处于高压下的传送流体中,传热率能够显著攀升并且同时能够传送特别高量的热量,而在各炉室中相对低压力的炉气状况并未由此受到不希望的破坏。
根据一实施例,加热单元能够以如下方式配置用于直接加热传送流体或第一热交换器或第二热交换器:借助将加热热量向所述退火炉气的热传递,可以加热所述炉室,或者借助将加热热量向所述其他退火炉气的热传递,可以加热所述其他炉室。由此,可以在退火周期完全结束后,也就是当一个炉室中退火物料的装料已经处理完成时,将炉室中的热量用于加热相应其他的恰好处于开始加热阶段的炉。由此,同时使得要耗掉能量的炉室得到冷却。在稍迟的时间点上,热能流能够以逆反的方向进行。
根据一实施例,其他炉室能够以可取下的其他保护罩来封闭。两个炉室可以在结构上以相同的方式构造。
根据一实施例,其他的保护罩可以是其他炉室的最靠外的特别是唯一的罩件。由此,也可以在其他炉室的侧部上实现节约占位的构型,其中,用于加热其他炉室的热能可以在其他保护罩下方得以输送。
根据一实施例,所述保护罩和/或所述其他保护罩可以分别具有耐热的特别是由金属制成的内壳体以及由热绝缘材料制成的隔绝壳套。因为根据该实施例的能量输送不再通过保护罩进行(例如处在加热罩上的燃烧器从外部进行能量输送),所以保护罩的壁温较低,对耐热材料的要求变低并且壁上的热量损耗降低。根据该构造方案,保护罩可以明显不同于传统的利用加热罩运行的保护罩地构造。传统的保护罩应当由高耐热材料构成,以便在相应保护罩下方的退火炉气与处在加热罩同保护罩间的燃烧烟气(Rauchgas)之间实现热学平衡,而在所介绍的实施例中考量到如下的事实:不再需要并且也不再希望透过保护罩进行热学相互作用。出于这个原因,保护罩可以是热绝缘的,以便抑制对外的热量损耗。
相对照地,所述保护罩和/或所述其他保护罩在该炉作为箱式炉的构造方案中,具有特别是由金属制成的不耐热的外壳体以及具有由热绝缘的金属制成的内部隔绝壳套。
根据一实施例,所述热交换器和/或所述其他热交换器可以分别构造为由弯曲成束的管构成的集束管热交换器,其中,管内部是传送流体流路的部分并且能够被传送流体通流,并且管外部与相应的退火炉气直接发生连接。特别地,集束管热交换器可以由彼此平行走向地布置的管构成。集束管热交换器在此可以理解为通过成束的管形成的、例如呈圆形盘绕的热交换器。管内部可以是传送流体流路的部分并且能够被传送流体通流。管外部可以与相应的退火炉气直接发生连接。管壁部可以气密性地而且耐热地构造。该构造能够以如下方式构型:传送流体受压通过管的内部,并且通过管壁部与相应的退火炉气分隔。通过成束的管可以提供高效率的热交换面,从而传送炉气和相应的退火炉气可以使很大量的热能得到交换。此外,本发明的实施例可以用在全自动运行方案中。
根据本发明,可以将作为热交换器的集束管用在各个炉室中,集束管可被置于完全通流的状态。于是,这用于在退火物料的有待冷却的装料与退火物料的有待加热的装料之间进行热量交换。此外,可以利用集束管热交换器继续加热至退火温度。继续冷却至终温度(例如为退火物料的取出温度)的过程也可以借助同一集束管热交换器来执行。
根据一实施例,炉室可以具有一退火炉气鼓风机和/或另外的炉室可以具有另一退火炉气鼓风机。相应的退火炉气鼓风机可以被配置用于将相应的退火炉气指向相应的热交换装置以及指向相应的退火物料。相应的退火炉气鼓风机可以布置在相应的炉底或炉室的下部区域中,并且可以翻动退火炉气,以便使退火炉气与相应炉室中的退火物料发生良好的热学相互作用。相应的退火鼓风机可以为此目的借助导向装置将退火炉气转向至一定的方向。
根据一实施例,传送流体可以是导热性能良好的传送炉气,特别是氢气或氦气。通常地,传送流体可以是液体或气体。在应用氢气或氦气时,可以应用到其良好的导热性能。此外,该炉气即便在高压下仍能很好地使用。
根据一实施例,传送流体流路中的传送流体可以置于约2bar至约20bar或更高的压力下,特别是置于约5bar至约10bar的压力下。由此,传送流体相对于大气压产生明显过压,该过压可以高出炉中退火炉气可经受的仅为轻微的过压。通过在换热器中使用高压,热量交换可以特别有效地实施,而不需要在第一炉室和第二炉室中的耐高压性能。
根据一实施例,传送流体流路中的传送流体可以被送至处于约400℃与约1100℃之间的范围内的温度,特别是处于约600℃与约900℃之间的范围内的温度。例如,传送流体流路中的传送流体可以被送至处于约700℃与约800℃之间的范围内的温度。由此,可以借助传送流体在炉室中产生对于处理退火物料所需的温度,退火物料诸如为由钢、铝、铜和/或其合金制成的带材或线材或型材。
根据一实施例,炉可以具有控制单元,该控制单元被配置用于以如下方式控制传送流体流路:借助传送流体与选择性地为所述炉室和所述其他炉室中一个的所述退火炉气及所述其他退火炉气之间的热交换而能够以预加温模式、加热模式、预冷却模式或终冷却模式运行。这样的控制单元例如可以是微型处理器,该微型处理器协调不同炉室之间的运行方式。在此,控制单元例如可以控制加热单元、冷却单元、鼓风机及流体系统的阀,以便自动执行运行流程。预加温模式可以理解为炉室如下的运行模式:在该运行模式中,退火炉气被送至提高的中间温度,方式为:向该退火炉气输送其他退火炉气的热能。退火炉气可以经受一个或多个依次的预加温阶段。在接下来的加温模式中,针对已经按照上述方式单步或分多步地预加温的退火炉气,可以接通位于炉室外部的加热单元(燃气加热单元、电加热单元等)或热交换集束件的直接电加热器,以便将退火炉气送至很高的终温度。在加热模式结束之后并且在冷却模式开始之前,可以使退火炉气经历预冷却过程(相当于上面的预加热的反过程),其中,退火炉气被送至降低的中间温度,方式为:退火炉气将热能输送给其他退火炉气。在接下来的终冷却模式中,接通位于炉室外部的冷却单元(例如水冷却件),以便使退火炉气冷却至较低的温度。
根据一实施例,传送流体流路可以具有传送流体鼓风机,用以将传送流体输送通过传送流体流路。传送流体鼓风机由此可以将传送流体沿预设的流路输送,预设的流路可以通过相应的阀状态来预设。
根据一实施例,传送流体流路可以具有可接通的冷却器,用以使传送流体流路中的传送流体冷却。这样的可接通的冷却器(例如基于水冷却的原理)允许:对传送流体施以冷却能量,该冷却能量可以通过相应的热交换器而能够输入各炉室中。
根据一实施例,传送流体流路可以具有多个阀。所述阀例如可以是气动阀或磁体阀,所述阀可以借助电信号来切换。当所述阀以适当方式布置在流体流路中时,可以调整出不同的运行模式。所述阀可以(例如在控制单元的监控下)以如下方式得到切换:该炉能够选择性地以下列运行模式之一运行:
a)第一运行模式,其中,传送流体鼓风机将传送流体与第二退火炉气在热学上关联,从而传送流体将热量从第二退火炉气取走并且输送给第一退火炉气,以便预加热第一炉室并且预冷却第二炉室;
b)接下来的第二运行模式,其中,加热单元继续加热第一炉室,以及其中,在与之分开的流路中,传送流体鼓风机将传送流体输送给已接通的冷却器用以冷却,以及将经冷却的传送流体与第二退火炉气在热学上关联,以便使第二炉室继续冷却;
c)接下来的第三运行模式,其中,传送流体鼓风机将传送流体与第一退火炉气在热学上关联,从而传送流体将热量从第一退火炉气取走并且输送给第二退火炉气,以便预加热第二炉室并且使第一炉室预冷却;
d)接下来的第四运行模式,其中,加热单元继续加热第二炉室,并且在与之分开的流路中,传送流体鼓风机将传送流体输送给已接通的冷却器用以冷却,以及将经冷却的传送流体与第一退火炉气在热学上关联,以便使第一炉室继续冷却。
这四个运行模式可以按顺序重复,从而可以历经循环的过程。
根据一实施例,该炉可以具有用于使传送流体流路受压稳定化的机构,特别是具有压力容器,该压力容器压密性地围绕着传送流体流路的至少一部分。整个传送流体流路(其可以在例如10bar的高压下运行)例如可以实施有耐压的管、阀和传送流体鼓风机,或者被装设在压力容器或另外的压力保护装置中。但同样可行的是,特别是承载压力负荷的部件(特别是传送流体鼓风机)被以压力容器包套。
附图说明
下面,参照下列附图详细介绍本发明的示范性实施例。
图1示出依照本发明的示范性实施例的、用于对退火物料进行热处理的、具有多个炉底的罩式炉,其中,退火炉气可以借助热交换器得到加温或冷却。热交换器的加热一开始通过来自(起冷却作用的炉底的)另一热交换器的传送炉气进行并且接下来利用电供能单元来进行。热交换器的冷却一开始通过来自(起加热作用的炉底的)另一热交换器的传送炉气进行并且接下来通过可接通的冷却装置来进行。
图2至图5是在用于使依照图1的罩式炉运行的循环过程期间不同运行状态的示意图示。
图6是依照图1的罩式炉的根据本发明的退火炉底的细节视图。
图7示出依照本发明的另一示范性实施例的、用于对退火物料进行热处理的、具有个炉底的罩式炉,其中,退火炉气可以借助热交换器得到加温或冷却。热交换器的加热一开始通过来自(起冷却作用的炉底的)另一热交换器的传送炉气进行并且接下来利用外部的燃气加热单元来进行。热交换器的冷却一开始通过来自(起加热作用的炉底的)另一热交换器的传送炉气进行并且接下来通过可接通的冷却装置来进行。
图8至图11是在用于使依照图7的罩式炉运行的循环过程期间不同运行状态的示意图示。
图12示出在图1及图7中示出的罩式炉的温度-时间变化曲线,其对应不同的运行状态示出各个炉底的相应的温度变化曲线。
图13示出在根据本发明的罩式炉分两步运行的情况下的温度-时间变化曲线,其中,具有分两步的预加温阶段和加热阶段以及分两步的预冷却阶段和终冷却阶段,其中,三个炉底能够借助传送炉气流路在热学上相联。
图14示出依照本发明的示范性实施例的、具有分两步的热交换的多炉底式炉的示意视图。
图15示出热绝缘的保护罩,该保护罩可以连同依照本发明的示范性实施例的炉一起加以使用。
图16示出在图6中所示类型的罩式炉的俯视图,其中,集束管热交换器与运行状态无关地由翻动装置基本上以完全流通状态馈流以炉内气氛,以便为了加热、为了冷却或为了热交换而分别确保翻动机组与集束管热交换器之间良好的热量关联。
不同附图中相同或类似的部件设有相同的附图标记。
具体实施方式
下面,参照图1来介绍依照本发明的示范性实施例的罩式炉100。
罩式炉100被构造用于对退火物料102进行热处理。退火物料一部分布置在罩式炉100的第一炉底So1上并且另一部分布置在罩式炉100的第二炉底So2上。在图1中仅示意示出的退火物料102可以例如是应当经受热处理的钢带卷或线材卷等(例如分层的散装物料)。
罩式炉100具有可封闭的第一炉室104,第一炉室104分配给第一炉底So1。第一炉室104用于对退火物料102加以容纳和进行热处理,退火物料102成批地输送到第一炉底So1。为了进行热处理,将第一炉室104以第一保护罩120气密性地封闭。第一保护罩120呈钟罩状地构造并且可以借助起重机来操纵或者说调动(未示出)。第一退火炉气112(例如为氢气)则可以作为保护气被送入借助第一保护罩120密闭地密封的第一炉室104中并且被加热,如这一点在后面详细介绍的那样。第一炉室104中的第一退火炉气鼓风机130(或炉底鼓风机)可以被旋转驱动,以便翻动第一炉室104中的退火炉气112。由此,经加热的第一退火炉气112可以与有待热处理的退火物料102发生热学上的作用接触或者说有效接触。
在第一炉室104中布置有第一集束管热交换器108。第一集束管热交换器108由管的多个卷绕件形成,其中,在下面详细介绍的传送炉气116输送至管输入端,传送炉气116通过管输入端流经管内部并且通过管输出端导出。集束管的外部面与第一退火炉气112保持直接接触。第一集束管热交换器108用于第一退火炉气112与传送炉气116之间的热学相互作用,传送炉气116根据实施例是处于例如10bar的高压下的例如为氢气或氦气的导热性能良好的气体。第一集束管热交换器108直观来看可以视为多个盘绕的管,其中,传送炉气可以被导引穿过管的内部,并且通过管的能良好导热的例如为金属的壁与包围着管外壁循环流动的第一退火炉气112发生热学相互作用。换言之,第一退火炉气112和传送炉气116虽然在流体上是脱开关联的或者说不可掺混地彼此分隔的,但是可以借助第一集束管热交换器108以完全流通状态进行热学相互作用。
第一集束管热交换器108相对于用于驱动退火炉气的第一退火炉气鼓风机130以如下方式布置:在炉100的每个运行状态中,由第一退火炉气鼓风机130驱动的退火炉气流经第一集束管热交换器108。所基于的机构在图16中详细介绍。
当应用例如10bar的高压力来对传送炉气116加以传送时,传送炉气流路118的管能够以小尺寸来设置,这产生了紧凑的结构形式。传送炉气116的压力可以明显高于相应炉室104、106中的退火炉气112和退火炉气114的压力地选取(例如有高出大气压20mbar至50mbar之间的轻微过压)。
第二炉底So2与第一炉底So1相同地构造。第二炉底So2包含第二退火炉气鼓风机132,用以翻动第二炉室106中的第二退火炉气114(例如也为氢气)。第二炉室106能够借助第二保护罩122相对于环境密闭地密封。第二集束管热交换器110实现了第二退火炉气114与传送炉气116之间热学上的、但非发生接触的相互作用。
在依照图1的实施例中,示出两个炉底So1、So2,但在其他实施例中,可以使两个或更多炉底在相互作用关联的情况下运行。
第一炉室104朝向下方通过第一炉基座170(也就是热绝缘的炉底下部件)限定边界,与之相对地,第二炉室106朝向下方通过第二炉基座172限定边界。为了实现在传送炉气管系统中循环流动的传送炉气116与第一退火炉气112之间的流体相互作用,实现了传送炉气116穿过第一炉基座170到达第一集束管热交换器108的管内部的输送。以类似方式实现了传送炉气116穿过第二炉基座172到达第二集束管热交换器110的管内部的输送。通过将传送炉气116穿过相应的炉基座170、172在底侧引入相应的炉室104、106或从中导出的方式,还进行穿过炉基座170、172进入相应炉底So1或So2中的能量输入以及从相应炉底So1或So2中的能量输出。
传送炉气116通过也可称为闭合的传送回路的传送炉气流路118循环流动。在此,闭合意味着传送炉气116气密性地收纳在耐热而且耐压力的传送炉气流路118中并且受到保护免于从系统中泄漏以及免于与其他炉气混合,还免于与环境发生压力平衡。因此,传送炉气116沿着多个循环通过传送炉气流路118循环流动,之后传送炉气116例如通过泵出等手段可以得到更换。接触式的相互作用或者传送流体炉气116与退火炉气112或114的掺混基于借助集束管热交换器108、110的热学关联而被禁止。
第一集束管热交换器108在功能上用作热量输出装置或热量吸收装置,第一集束管热交换器108除了输入管路和导出管路外,完全处在通过第一保护罩120封闭的第一炉室104的内部。第二集束管热交换器110在功能上也用作热量输出装置或热量吸收装置,第二集束管热交换器110除了输入管路和导出管路外,完全处在通过第二保护罩122封闭的第二炉室106的内部。由此,在罩式炉100中,向相应退火炉气112、114的热量输出借助布置在相应炉室104、106的内部的、作为热量输出装置或热量吸收装置的集束管热交换器108、110(集束管热交换器108、110以与保护罩120、122分开或独立于保护罩120、122而且由保护罩120、122遮盖的方式来设置)来实现。由于仅在保护罩120、122的内部向退火炉气112、114进行热量输送,所以根据本发明在保护罩120、122外部设置其他罩件是多余的。换言之,根据本发明,在退火炉气112、114和热源之间整体的热学相互作用在相应的炉底So1、So2的各自唯一的保护罩120、122内部实现。这允许罩式炉100具有紧凑的构造方案并且降低了动用起重器的花费。
如另外还要详细介绍地,闭合的传送炉气流路118与第一集束管热交换器108以及与第二集束管热交换器110以如下方式作用连接:借助传送炉气116可以将热能在第一退火炉气112与第二退火炉气114之间传递。当例如第一炉底So1处于冷却阶段时,则仍然很热的第一退火炉气112的热能可以借助在第一集束管热交换器108中的热交换被传递给传送炉气116。由此得到加热的传送炉气116可以通过第二集束管热交换器110而与第二退火炉气114发生热学相互作用,并且进而用于对第二炉底So2加热或预加温。按照类似的方式,另选地也可以将第二退火炉气114的热能传递给第一退火炉气112。
通过传送炉气流路118和在其中流动的传送炉气116与退火炉气112和退火炉气114严格在机械上脱开关联的方式,可行的是:传送炉气流路118中的传送炉气116保持在例如10bar的高压下。通过这样的高压,可以使很高的热能在第一退火炉气112与第二退火炉气114之间得到非常有效的交换。此外,可行的是:由于退火炉气流路与传送炉气流路脱开关联,则传送炉气116不同于退火炉气112、114地选取,从而两个炉气类型能够彼此独立地依照各自的功能得以优化。也防止了在第一炉室104和第二炉室106的内部发生积碳或出现其他污物,这是因为处于第一炉室104和第二炉室106的内部的退火炉气112、114不与传送炉气116发生交换。
作为传送炉气流路118的一部分,还设置有供电单元124。供电单元124具有用于两个炉底的变压器174,变压器174与用来提供高电压的供电单元176作用联接。视开关178(在次级侧上)的开关状态而定地,将电流通过接线端180及182传递到集束管108或110上,以及通过传送炉气流路118的连接管126直接传递到集束管108或110上。但也可以为每个炉底设置一个变压器,以便在初级侧当仅存在约1/10的电流强度时进行变换。供电单元124也可以完全停用。将电流自低欧姆电阻的管壁部126出发导送至明显高欧姆电阻的集束管热交换器,在集束管热交换器处电流转换为通过欧姆电阻损耗产生的热能。由此,管壁部126用作电流引导件,而实际的加热在上方在集束管处进行。由此,将加热能量传递到第一集束管热交换器108,并且从那里传递到传递给第一退火炉气112或者从第二集束管热交换器110传递给第二退火炉气114。供电单元124使得能够对集束管热交换器108、110加热。在第一炉底So1区域中的第一电绝缘装置184以及在第二炉底So2区域中的第二电绝缘装置186负责使管壁部在绝缘元件184、186的上方及下方在电学上脱开关联。
此外,设置有传送炉气鼓风机140,传送炉气鼓风机140被构造用于将传送炉气116输送通过传送炉气流路118。热压力送风机可被用作传送炉气鼓风机140。此外,传送炉气流路118包含可接通的冷却器142,用以在使用气体-水热交换器的情况下对传送炉气流路118中的传送炉气116进行冷却(可替选地,也可以在该部位上使用电冷却器)。在传送炉气流路118的不同部位上,布置有单向阀144,单向阀144可以例如以电或气动的方式切换,以便打开或关闭确定的炉气管路路径。此外,在传送炉气流路118的其他部位上安装有多向阀146,多向阀146可以在相应于多个可行的炉气管路路径的多个状态之间以电或气动的方式切换。阀144、146的切换以及传送炉气鼓风机140、供电单元124及冷却器单元142的接通或关断同样可以借助电信号来进行。该系统可以要么由操作员手动地运行,要么通过例如微型处理器的控制单元来运行,微型处理器在图1中并未示出并且可以实现罩式炉100运行中的自动化循环。
如在图1中所示地,压力容器148也可以选择性地围绕着传送炉气鼓风机140。当传送炉气流路118能以例如10bar的压力运行时,压力容器148有利地用作压力保护件。传送炉气流路118的其他部件可以耐压力地实施或者同样可以布置在压力容器的内部。
图1还示出控制单元166,控制单元166适于对炉100的各个部件加以控制和切换,正如在图1中示意地以箭头表示的那样。
另外,对图2至图5加以参照,其中,示出罩式炉100的不同运行状态,这些运行状态通过对流体阀144、146以及电开关178的状态(利用控制单元166)进行相应控制而能得到调整。这些部件可以利用控制单元166得到相应切换。
在图2中示出的第一运行状态I中,传送炉气鼓风机140与第二退火炉气114在热学上关联或者说热联接,从而传送炉气116将热量从第二退火炉气114取走,并且输送给第一退火炉气112。由此,在运行状态I中,第一炉室104得到预加热并且第二炉室106得到预冷却,方式为:传送炉气116将热能从第一退火炉气112传送给第二退火炉气114。由此,炉底So1的装料(退火物料)被加热并且炉底So2的装料(退火物料)被冷却。
图3示出罩式炉100的第二运行状态II,该第二运行状态II跟在第一运行状态I后面。在第二运行状态II中,集束管108利用供电单元124对第一炉室104电加热,方式为:闭合相应的电路。在与该电路分开的流体流路中,传送炉气鼓风机140将传送炉气116输送给这时已经接通的用于冷却第二退火炉气114的冷却器142。在这时得到冷却的传送炉气116与第二退火炉气114在热学上关联,以便对第二炉室106加以冷却。根据图3,由此,第一炉底So1的装料(退火物料)被继续加热,与之相对照地,第二炉底So2的装料(退火物料)被继续冷却。
在第二运行状态II后,退火物料102的在这时已完成热处理的而且在当时已经冷却的装料被从第二炉室So2中取出。为此,可以用起重器取下第二保护罩122,然后取出布置于第二炉底So2中的退火物料102,并且将退火物料102的新添装料送入第二炉底So2中。
之后跟着是第三运行状态III,第三运行状态III在图4中示出。在第三运行状态III中,传送流体鼓风机140将传送流体116与第一退火炉气112在热学上关联,从而传送炉气116将热量从第一退火炉气112取走并且输送给第二退火炉气114。由此,第二炉室104被预加热并且第一炉室106被预冷却。
在第三运行状态III之后,激活接下来的第四运行状态IV,第四运行状态IV在图5中示出。在第四运行状态IV中,集束管110利用供电单元124仅对第二炉室106继续电加热。在与之分开的流体流路中,传送流体鼓风机140将传送炉气116输送给在这时已接通的用以冷却的冷却器142。经冷却的传送炉气116与第一退火炉气112在热学上关联,以便对第一炉室104继续冷却。由此,在这时,第一炉底So1的装料(退火物料)被继续冷却,并且第二炉底So2的装料(退火物料)被继续电加热。
在第四运行状态IV之后,将退火物料102的在这时已完成热处理的而且在当时已冷却的装料从第一炉底So1中取出。为此,起重机可以取下保护罩120,然后将布置于第一炉底So1中的退火物料102取出并且将退火物料102的新添装料送入第一炉底So1中。
在这时,运行状态I至IV的循环重新开始,也就是说罩式炉100紧接着再次依照图2来运行。
图6示出罩式炉的第一炉底So1的一部分的放大图示,从中详细得知带有输入部和导出部的处于完全流通状态中的集束管热交换器108的布置方案。保护罩120的热绝缘部以附图标记600标明。
第一退火炉气鼓风机130是径向送风机,该径向送风机的叶轮602由马达604驱动。叶轮602由具有导向叶片的导向装置608围绕。静置在退火炉底上的、仅示意示出的退火物料102被由保护罩120遮盖,保护罩120通过环形法兰612得以支撑,环形法兰612通过环绕式的密封件614用于气密性地封闭保护罩120。
图7示出依照本发明的另一示范性实施例的罩式退火炉100。
在依照图7的罩式炉100中,取代具有供电单元124的电加热的位于炉内部的热交换集束管108/110地提供了布置在炉外部的燃气加热单元700。可替选地,也可以将电加热单元用作炉外部的加热单元。给燃气加热单元700分配有单独的加热鼓风机704,加热鼓风机704将由燃气加热单元700加热的传送炉气116传送通过管系统。根据图7,由燃气加热单元700加热的传送炉气116被输送通过集束管热交换器108、110。
此外,设置有控制单元702,控制单元702通过各种控制管路720被构造用于接入各种阀144、146以及用于接通或关断冷却器142、燃气加热单元700或鼓风机140、704。鼓风机140可以构造为冷压力鼓风机,与之相对照地,鼓风机704是热压力鼓风机。燃气加热单元700作为加热器行使功能,并且被构造为用于将热能传递给传送炉气116的以燃气加热的热交换器。
在图7中在炉基座170、172下方的区域可以完全或部分地装设在高压容器的内部,以便在传送炉气系统118中提供对抗高压的保护。
图8至图11示出依照图7的罩式炉100的四种运行状态,这四种运行状态在功能对应于依照图2至图5的运行状态I至IV。
根据图8中的运行状态I,冷却器142与系统的其他部分分隔开。燃气加热单元700被关断。将热量从第二炉底So2的第二退火炉气114传送给第一炉底So1中的第一退火炉气112。
根据图9中的运行状态II,第一炉底So1被由在这时接通的燃气加热单元700继续加热,而在另一单独的炉气流路中,冷却器142这时被激活并且第二炉底So2中的第二退火炉气114得以主动式地继续冷却。
在经过运行状态II之后,退火物料102可被从第二炉底So2中取出并且换上退火物料102的新添的有待热处理的装料。
图10示出第三运行状态III,其中,在这里,热能从第一炉底So1中的第一退火炉气112传递给第二炉底So2中的第二退火炉气114。冷却器142和燃气加热单元700在这种状态中关断。
于是,运行状态III由图11中示出的运行状态IV来接替。根据运行状态来激活冷却器142,并且主动式地继续冷却第一炉底So1。在单独的流体流路中,借助燃气加热单元700主动式地继续加热第二炉底So2。
在执行了依照第四运行状态IV的步骤之后,可以将退火物料102从第一炉底So1中取出,并且换上退火物料102的新添装料。
另外,参照图12介绍了第一图表1200和第二图表1250。第一图表1200具有沿其标绘出在执行运行状态I至IV期间的时间的横坐标1202。沿纵坐标1204标绘出在执行运行状态I至IV期间相应退火炉气或者说退火物料的温度。横坐标1202和纵坐标1204也在第二图表1250中相应选用。
第一图表1200涉及的是在经历各运行状态I至IV期间第一炉底So1的第一退火炉气112或者说退火物料的温度变化走向,与之相对照地,第二图表1250涉及的是依照图1或图7在运行状态I至IV期间第二炉底So2的第二退火炉气114或者说退火物料的温度变化走向。在第一运行状态I中,将热能从炉底So2中的第二退火炉气114传递给炉底So1中的第一退火炉气112(伴随能量传递E的第一热量交换WT1)。在第二运行状态II中,载有退火物料的第一炉底So1被主动式地继续加热(H),与之相对照地,载有退火物料的第二炉底So2被主动式地继续冷却(K)。在接下来的第三运行状态III中,在这时,将热能从第一退火炉气112或者说第一炉底So1中的退火物料传递给第二退火炉气114或者说第二炉底So2中的退火物料(伴随能量传递E的第二热量交换WT2)。在第四运行状态IV中,载有退火物料的第一炉底So1继续被主动式地冷却,与之相对照地,载有退火物料的第二炉底So2被主动式地继续加热。
由此,图12示出依照图1或依照图7的双炉底运行方案中的温度变化走向。通过这样的单步热交换(也就是在借助加热单元主动继续加热之前通过输送来自相应的另一个炉底的退火炉气热量来对载有退火物料的炉底进行单步预加热),可以将能量消耗降低至约60%。这样的实施例是简便的,而且由于对相应有待冷却的载有退火物料的炉底的排出热量加以再利用而将能量降低了40%。
图13示出分两步的热交换系统的第一图表1300、第二图表1320、第三图表1340以及第四图表1360,其中,不是像图1和图7中那样的两个炉底,而是将三个炉底设置在罩式炉中。在这样的分两步的热交换中,在借助加热单元主动继续加热之前通过依次地、即分两步地输送来自相应其他两个载有退火物料的炉底的退火炉气热量来对一个载有退火物料的炉底进行分两步的预加热。
在这样的热交换系统中能够区分出六个不同的运行状态:
在第一运行状态I中,第三炉底So3被预冷却并且借助传送炉气将热能从第三退火炉气传递给第一退火炉气,以便对炉底So1预加温。同时,在该运行状态中与第一炉底和第三炉底分开的第二炉底So2借助加热装置加热至终温度。
在接下来的第二运行状态II中,炉底So3主动式地借助冷却器冷却,而在这时有待进行预冷却的炉底So2将热能从其第二退火炉气传递给第一炉底So1的第一退火炉气。由此,第一炉底So1被继续预加温。
在第三运行状态III中,第三炉底So3被继续加热,方式为:借助传送炉气将热能从第二炉底So2传送给第三炉底So3。由此,第三炉底So3被预加温。因为第二炉底So2将其第二退火炉气的热能传递给第三炉底So3的第三退火炉气,所以第二炉底So2的能量在第三运行状态III中下降。第一炉底So1在这时与其他炉底So2和So3隔绝,并且借助加热装置加热至终温度。
在接下来的第四运行状态IV中,第一炉底So1被预冷却,方式为:将热能从第一退火炉气传送给第三炉底So3的第三退火炉气。由此,第三炉底So3被继续预加温。第二炉底So2在第四运行状态中与另外两个炉底So1、So3分隔开并且利用冷却器主动式地继续得以冷却,以便然后在第四运行状态IV结束时达到第二炉底So2的低的终温度。
在接下来的第五运行状态V中,第三炉底So3主动式地而且与其他的炉底So1、So3分隔开地与加热单元连接,以便被送至终温度。有待继续冷却的炉底So1将热能从其退火炉气传递给第二炉底So2的第二退火炉气。第二炉底So2由此经历第一预加温阶段。
在接下来的第六运行状态VI中,将热能从这时应当被冷却的第三炉底So3传递给第二炉底So2。由此,第二炉底So2经历第二预加温过程,并且第三炉底So3被预冷却。第一炉底So1在该运行状态中处在与炉底So2、So3隔绝中,并且通过冷却器被冷却下来至终温度。在结束第六运行状态VI后,循环再次以第一运行状态I开始。
由此,图13涉及的是在三炉底式运行中分两步的热交换。能量消耗可以降低至40%。相应的根据本发明的炉的结构仍旧简单,并且仍然可以实现很高程度的约为60%的能量获益。
图14示出根据另一示范性实施例的、具有推广至n个炉底的炉1600的示意视图。在那里,示意地示出第一炉底So11602、第二炉底So21604以及第n炉底SoN1606。依照图16的架构可被用于任意数目的炉底。多个单向阀144也在图14中示出。此外示出可接通的冷却单元142和外部的加热单元700(在此情况下为燃气加热单元,其中,燃气加热单元可替选地可以是电阻加热器)。当将集束管热交换器直接地、也就是在内部用作电阻加热器时,对于每个炉底设置有供电单元1241、1242、...124n。由此,当对热交换集束管108/110进行直接电加热时,也可以为每个集束件设置单独的供电单元1241、1242、...124n。对于分两步的热量交换,为WT1及WT2分别设置有鼓风机单元。
图15示出钟罩状的保护罩1700,如其例如在图1中以附图标记120、122所示的那样。保护罩1700具有由耐热材料1702制成的连贯的内壳体并且在外部具有热绝缘部1704,以便保证相应的炉底免于发生穿过保护罩1700的热量损耗。所示出的构型可以有利地用于罩式炉。与之相对地,对于箱式炉,有利地可为:由热绝缘的材料制成的内壁部与钢质外壁部相组合,也就是说,直观来讲将附图标记1702和1704调换一下。
图16示出图6中所示类型的罩式炉的俯视图,其中,集束管热交换器108借助退火炉气鼓风机130有指向性地(并且优选基本上在整个周边上)被给送经加热的退火炉气。由此,对于罩式炉的所有运行状态(也就是加热炉底、冷却炉底以及炉底间的热交换)确保了在退火炉气鼓风机130与集束管热交换器108之间良好的热学关联。
更精确来讲,退火炉气鼓风机130的叶轮1644旋转式地驱动,参见附图标记1642。由此,退火炉气被由退火炉气鼓风机130翻动。因此,退火炉气朝外运动,具体而言,在导向装置的静置不动的叶片1640的影响下有指向性地运动。由此,退火炉气有针对性地与集束管热交换器108发生热学相互作用,并且到达装料(退火物料)上。因此,集束管热交换器108处于完全流通状态。
作为补充,指出的是:“具有”这一表述不排斥其他元件和步骤,并且“一个”这一表述也不排斥复数或者说多个。此外,要指出的是:参照上述实施例之一加以介绍的特征和步骤也可以在与其他上述实施例的其他特征和步骤相组合下应用。权利要求中的附图标记并不视为限定。
Claims (26)
1.一种用于对退火物料(102)进行热处理的炉(100),其中,所述炉(100)具有:
能够封闭的第一炉室(104),所述第一炉室(104)被构造用于容纳退火物料(102)以及用于借助退火物料(102)与所述第一炉室(104)中的能够被加热或能够被冷却的第一退火炉气(112)的热学相互作用来对退火物料(102)进行热处理;
能够取下的第一保护罩(120),借助所述第一保护罩(120)能够封闭所述第一炉室(104);
至少部分地位于借助所述第一保护罩(120)封闭的第一炉室(104)的内部的第一热交换装置(108),用于与所述第一保护罩(120)内部的第一退火炉气(112)交换热量;
其中,所述热交换装置(108)相对于用以驱动退火炉气的第一退火炉气鼓风机(130)以如下方式布置:在所述炉(100)的每个运行状态中,由所述第一退火炉气鼓风机(130)驱动的退火炉气给所述热交换装置(108)馈流。
2.根据权利要求1所述的炉(100),其中,所述第一保护罩(120)是所述第一炉室(104)的最靠外的、特别是唯一的罩件。
3.根据权利要求1或2所述的炉(100),其具有加热单元(124、700),所述加热单元(124、700)至少部分地布置在所述第一炉室(104)的外部,并且被配置用于给所述第一热交换装置(108)供给热量。
4.根据权利要求3所述的炉(100),其中,所述加热单元是电加热单元(124)、燃气加热单元(700)、油加热单元或生物质颗粒燃料加热单元,所述电加热单元(124)特别是指给所述第一热交换装置(108)供给电能的电阻加热器。
5.根据权利要求3或4所述的炉(100),其具有联接元件(116、118),所述联接元件(116、118)将所述加热单元(700)或供电单元(124)与所述第一热交换装置(108)连接或者电联接,并且所述联接元件(116、118)优选穿过所述第一炉室(104)的炉基座(170)引入到所述第一炉室(104)中去。
6.根据权利要求1至5之一所述的炉(100),其特征在于,所述第一热交换装置是设置在所述第一炉室(104)中的第一热交换器(108)。
7.根据权利要求6所述的炉(100),其中,所述第一热交换器(108)被构造用于在第一退火炉气(112)与传送流体(116)之间进行热交换,传送流体(116)在闭合的传送流体流路(118)中能够在与第一退火炉气(112)无接触的情况下被导引穿过所述第一热交换器(108)。
8.根据权利要求3至7之一所述的炉(100),其还具有:
能够封闭的第二炉室(106),所述第二炉室(106)被构造用于容纳退火物料(102)以及用于借助退火物料(102)与所述第二炉室(106)中的能够被加热的第二退火炉气(114)的热学相互作用来对退火物料(102)进行热处理;
能够取下的第二保护罩(122),借助所述第二保护罩(122)能够封闭所述第二炉室(106);
至少部分地位于借助所述第二保护罩(122)封闭的第二炉室(106)的内部的第二热交换装置(110),用以将热量输出给第二退火炉气(114)以及用以从所述第二保护罩(122)内部的第二退火炉气(114)吸收热量;
其中,所述加热单元(124、700)被配置用于给所述第二热交换装置(110)供给热量。
9.根据权利要求7和8所述的炉(100),其中,所述第二热交换装置是布置在所述第二炉室(106)中的第二热交换器(110),所述第二热交换器(110)被构造用于在第二退火炉气(114)与传送流体(116)之间进行热交换,其中,传送流体(116)在所述闭合的传送流体流路(118)中能够在与第二退火炉气(114)无接触的情况下被导引穿过所述第二热交换器(110);
其中,所述闭合的传送流体流路(118)与所述第一热交换器(108)以及与所述第二热交换器(110)以如下方式作用连接:借助传送流体(116),能够在第一退火炉气(112)与第二退火炉气(114)之间无接触地传递热能。
10.根据权利要求9所述的炉(100),其中,外部的加热单元(700)被以如下方式配置用于直接加热传送流体(116)或用于所述第一热交换器(108)或用于所述第二热交换器(110):借助将加热热量传递给第一退火炉气(112)的热传递,能够加热所述第一炉室(104)和/或借助将加热热量传递给第二退火炉气(114)的热传递,能够加热所述第二炉室(106),其中,所述外部的加热单元(700)能够特别是利用燃气、油或生物质颗粒燃料运行或者具有电阻加热器。
11.根据权利要求10所述的炉(100),其中,所述加热单元的供电单元(124)特别是对所述第一热交换器(108)或所述第二热交换器(110)以将其作为电阻加热器的方式并且进而在内部而且直接地供给电能。
12.根据权利要求8至11之一所述的炉(100),其中,所述第二炉室(106)能够被以能取下的第二保护罩(122)来封闭。
13.根据权利要求12所述的炉(100),其中,所述第二保护罩(122)是所述第二炉室(106)的最靠外的、特别是唯一的罩件。
14.根据权利要求1至13之一所述的炉(100),其中,所述第一保护罩(120、1700)和所述第二保护罩(122、1700)分别具有:耐热的、特别是由金属制成的内壳体(1702)以及由热绝缘的金属制成的隔绝壳套(1704)。
15.根据权利要求6至14之一所述的炉(100),其中,所述第一热交换器(108)和/或所述第二热交换器(110)被构造为由弯曲成束的管构成的集束管热交换器,其中,管内部是传送流体流路(118)的部分,并且能够被传送流体(116)通流,并且管外部与相应的退火炉气(112、114)直接发生连接。
16.根据权利要求7至15之一所述的炉(100),其中,传送流体(116)是传送炉气,特别是指氢气或氦气或其他导热性能良好的气体。
17.根据权利要求7至16之一所述的炉(100),其中,所述传送流体流路(118)中的传送流体(116)置于2bar至20bar或更高的压力下,特别是置于5bar至10bar的压力下。
18.根据权利要求7至17之一所述的炉(100),其中,所述传送流体流路(118)中的传送流体(116)置于2bar至20bar的压力下,特别是置于5bar至10bar的压力下
19.根据权利要求7至18之一所述的炉(100),其中,所述传送流体流路(118)中的传送流体(116)处于400℃与1100℃之间的范围内的温度,特别是处于600℃与900℃之间的范围内的温度。
20.根据权利要求7至19之一所述的炉(100),其具有控制单元(702),所述控制单元(702)被配置用于以如下方式控制所述传送流体流路(118):借助传送流体(116)与选择性地为所述第一炉室(104)和所述第二炉室(106)中一个的第一退火炉气(112)及第二退火炉气(114)之间的热交换而能够以预加温模式、加热模式或冷却模式运行。
21.根据权利要求7至20之一所述的炉(100),其中,所述传送流体流路(118)具有传送流体鼓风机(140),用以将传送流体(116)输送通过所述传送流体流路(118)。
22.根据权利要求7至21之一所述的炉(100),其中,所述传送流体流路(118)具有能够接通的冷却器(142),用以冷却所述传送流体流路(118)中的传送流体(116)。
23.根据权利要求21和22所述的炉(100),其中,所述传送流体流路(118)具有多个阀(114、146),所述阀(114、146)能够以如下方式切换:所述炉(100)能够选择性地以下列运行模式之一运行:
第一运行模式,其中,传送流体驱动装置将传送流体(116)与第二退火炉气(114)在热学上关联,从而传送流体(116)将热量从第二退火炉气(114)取走并且输送给第一退火炉气(112),以便加热所述第一炉室(104)并且冷却所述第二炉室(106);
接下来的第二运行模式,其中,加热单元(124、700)特别是在内部或外部继续加热所述第一炉室(104),以及其中,在与之分开的流路中,传送流体驱动装置(140)将传送流体(116)输送给已接通的冷却器(142)用以冷却,以及将经冷却的传送流体(116)与第二退火炉气(114)在热学上关联,以便使所述第二炉室(106)继续冷却;
接下来的第三运行模式,其中,所述传送流体驱动装置(140)将传送流体(116)与第一退火炉气(112)在热学上关联,从而传送流体(116)将热量从第一退火炉气(112)取走并且输送给第二退火炉气(114),以便加热所述第二炉室(106)并且冷却所述第一炉室(104);
接下来的第四运行模式,其中,所述加热单元(124、700)继续加热所述第二炉室(106),并且在与之分开的流路中,所述传送流体驱动装置(140)将传送流体(116)输送给已接通的冷却器(142)用以冷却,以及将经冷却的传送流体(116)与第一退火炉气(112)在热学上关联,以便继续冷却所述第一炉室(104)。
24.根据权利要求7至23之一所述的炉(100),其具有用于使所述传送流体流路(118)受压稳定化的机构,特别是具有压力容器(148),所述压力容器(148)压密性地围绕着所述传送流体流路(118)的至少一部分。
25.一种用于对退火物料(102)在炉(100)中进行热处理的方法,其中,所述方法具有如下步骤:
将退火物料(102)容纳在能够封闭的第一炉室(104)中;
以能够取下的第一保护罩(120)封闭所述第一炉室(104);
在借助所述第一保护罩(120)封闭的第一炉室(104)中借助退火物料(102)与所述第一炉室(104)中的第一退火炉气(112)的热学相互作用来对退火物料(102)进行热处理,其中,第一退火炉气(112)借助与至少部分地处于所述封闭的第一炉室(104)内部的第一热交换装置(108)的热量交换而在所述第一保护罩(120)内部得到加温;
其中,所述热交换装置(108)相对于用以驱动退火炉气的第一退火炉气鼓风机(130)以如下方式布置:在所述炉(100)的每个运行状态中,由所述第一退火炉气鼓风机(130)驱动的退火炉气均给所述热交换装置(108)馈流。
26.根据权利要求25所述的方法,其还具有如下步骤:
将退火物料(102)容纳在能够封闭的第二炉室(106)中;
以能够取下的第二保护罩(122)封闭所述第二炉室(106);
在借助所述第二保护罩(122)封闭的第二炉室(106)中借助退火物料(102)与所述第二炉室(106)中的第二退火炉气(114)的热学相互作用来对退火物料(102)进行热处理,其中,第二退火炉气(114)借助通过至少部分地处于所述封闭的第二炉室(106)内部的第二热交换装置(110)来输出热量而在所述第二保护罩(122)内部得到加温;
借助共用的加热单元(700)或供电单元(124)或者借助不同的加热单元或供电单元(1241、1242、...124n)对所述第一热交换装置(108)和所述第二热交换装置(110)供给热量。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011088633A DE102011088633A1 (de) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | Haubenofen mit innerhalb einer Schutzhaube positioniertem Wärmeabgabegerät, insbesondere gespeist von einer ofenraumexternen Energiequelle, zum Abgeben von Wärme an Glühgas |
DE102011088633.8 | 2011-12-14 | ||
PCT/EP2012/075124 WO2013087646A1 (de) | 2011-12-14 | 2012-12-11 | Haubenofen mit innerhalb einer schutzhaube positioniertem wärmeabgabegerät, insbesondere gespeist von einer ofenraumexternen energiequelle, zum abgeben von wärme an glühgas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104081145A true CN104081145A (zh) | 2014-10-01 |
Family
ID=47358170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201280061608.4A Pending CN104081145A (zh) | 2011-12-14 | 2012-12-11 | 具有定位在保护罩内部的热量输出装置的、特别是由位于炉室外部的能量来源馈给能量的、用以向退火炉气输出热量的罩式炉 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140333015A1 (zh) |
EP (1) | EP2791605A1 (zh) |
JP (1) | JP2015507083A (zh) |
KR (1) | KR20140102305A (zh) |
CN (1) | CN104081145A (zh) |
BR (1) | BR112014014653A2 (zh) |
CA (1) | CA2859242A1 (zh) |
DE (1) | DE102011088633A1 (zh) |
TW (1) | TW201402829A (zh) |
WO (1) | WO2013087646A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2372281B1 (de) * | 2010-03-25 | 2013-08-28 | Dronco AG | Ofen zur Wärmebehandlung einer Vielzahl von Gegenständen |
DE102011088634B4 (de) * | 2011-12-14 | 2014-07-31 | Ebner Industrieofenbau Gmbh | Geschlossenes Transportfluidsystem zum ofeninternen Wärmeaustausch zwischen Glühgasen |
JP2021091960A (ja) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 中外炉工業株式会社 | 熱処理装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2479102A (en) * | 1946-02-23 | 1949-08-16 | Carnegie Illinois Steel Corp | Coil annealing furnace |
US4247284A (en) * | 1978-12-13 | 1981-01-27 | Midland-Ross Corporation | Internal cooling of heat exchanger tubes |
CN1157329A (zh) * | 1996-02-16 | 1997-08-20 | 彼得·H·埃布纳 | 罩式退火炉 |
KR20060111915A (ko) * | 2005-04-25 | 2006-10-31 | 에스엠메탈(주) | 무산화용 벨타입 소둔로 구조 |
WO2010089056A2 (de) * | 2009-02-04 | 2010-08-12 | Loi Thermprocess Gmbh | Verfahren und anlage zum wärmebehandeln von blechen |
CN201864760U (zh) * | 2010-11-23 | 2011-06-15 | 武汉钢铁(集团)公司 | 罩式退火炉用双向加热内罩 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES398461A1 (es) * | 1971-12-29 | 1975-06-01 | Guinea Hermanos Ingenieros Sa | Nuevo sistema para acelerar el enfriamiento de las cargas en los hornos de circulacion forzada de atmosfera controla- da. |
GB1518100A (en) * | 1975-10-31 | 1978-07-19 | British Steel Corp | Annealing process |
AT411904B (de) * | 2003-03-24 | 2004-07-26 | Ebner Ind Ofenbau | Haubenglühofen, insbesondere für stahlband- oder drahtbunde |
AT507423B1 (de) * | 2009-03-25 | 2010-05-15 | Ebner Ind Ofenbau | Verfahren zum vorwärmen von glühgut in einer haubenglühanlage |
AT508776B1 (de) * | 2010-04-14 | 2011-04-15 | Ebner Ind Ofenbau | Verfahren zum vorwärmen von glühgut in einer haubenglühanlage |
DE102011088634B4 (de) * | 2011-12-14 | 2014-07-31 | Ebner Industrieofenbau Gmbh | Geschlossenes Transportfluidsystem zum ofeninternen Wärmeaustausch zwischen Glühgasen |
-
2011
- 2011-12-14 DE DE102011088633A patent/DE102011088633A1/de not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-11-23 TW TW101143854A patent/TW201402829A/zh unknown
- 2012-12-11 US US14/365,073 patent/US20140333015A1/en not_active Abandoned
- 2012-12-11 EP EP12801549.2A patent/EP2791605A1/de not_active Withdrawn
- 2012-12-11 CA CA2859242A patent/CA2859242A1/en not_active Abandoned
- 2012-12-11 KR KR1020147019578A patent/KR20140102305A/ko not_active Application Discontinuation
- 2012-12-11 BR BR112014014653A patent/BR112014014653A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2012-12-11 WO PCT/EP2012/075124 patent/WO2013087646A1/de active Application Filing
- 2012-12-11 CN CN201280061608.4A patent/CN104081145A/zh active Pending
- 2012-12-11 JP JP2014546465A patent/JP2015507083A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2479102A (en) * | 1946-02-23 | 1949-08-16 | Carnegie Illinois Steel Corp | Coil annealing furnace |
US4247284A (en) * | 1978-12-13 | 1981-01-27 | Midland-Ross Corporation | Internal cooling of heat exchanger tubes |
CN1157329A (zh) * | 1996-02-16 | 1997-08-20 | 彼得·H·埃布纳 | 罩式退火炉 |
KR20060111915A (ko) * | 2005-04-25 | 2006-10-31 | 에스엠메탈(주) | 무산화용 벨타입 소둔로 구조 |
WO2010089056A2 (de) * | 2009-02-04 | 2010-08-12 | Loi Thermprocess Gmbh | Verfahren und anlage zum wärmebehandeln von blechen |
CN201864760U (zh) * | 2010-11-23 | 2011-06-15 | 武汉钢铁(集团)公司 | 罩式退火炉用双向加热内罩 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140333015A1 (en) | 2014-11-13 |
BR112014014653A2 (pt) | 2017-06-13 |
TW201402829A (zh) | 2014-01-16 |
DE102011088633A1 (de) | 2013-06-20 |
JP2015507083A (ja) | 2015-03-05 |
WO2013087646A1 (de) | 2013-06-20 |
KR20140102305A (ko) | 2014-08-21 |
CA2859242A1 (en) | 2013-06-20 |
EP2791605A1 (de) | 2014-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104114968B (zh) | 用于退火气体之间的炉内热交换的封闭的运送流体系统 | |
CN104081145A (zh) | 具有定位在保护罩内部的热量输出装置的、特别是由位于炉室外部的能量来源馈给能量的、用以向退火炉气输出热量的罩式炉 | |
CN201289290Y (zh) | 一种快冷式中频感应烧结炉 | |
CN102362139A (zh) | 用于在罩式退火设备中预热退火件的方法 | |
CN105618884A (zh) | 一种金刚石颗粒钎焊用卧式真空炉 | |
CN109055643A (zh) | 一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统及炼铁方法 | |
CN201954962U (zh) | 多功能微波烧结试验炉 | |
CN102032784A (zh) | 多功能微波烧结试验炉 | |
CN107532852B (zh) | 热处理装置 | |
CN204111855U (zh) | 一种氮化炉系统 | |
CN203100158U (zh) | 电加热装置 | |
CN105715952B (zh) | 移动能源站及其能量利用方法 | |
CN101184956A (zh) | 用于增加天然气产生的燃烧能的方法和装置 | |
CN210826305U (zh) | 锑氧还原冶炼装置 | |
CN102762082A (zh) | 新型仓储式集装箱数据中心 | |
CN203586778U (zh) | 燃气加热罩 | |
TW201422819A (zh) | 用於爐內使退火氣體相互達成熱交換作用之封閉式流體運輸系統 | |
CN201915136U (zh) | 连续式光亮退火炉 | |
CN207166957U (zh) | 一种高压变频器的空水冷却设备 | |
CN206897172U (zh) | 有机废气催化净化装置 | |
CN105698002B (zh) | 移动能源站及其能量利用方法 | |
CN218155496U (zh) | 焙烧炉导热装置及环式焙烧炉设备 | |
CN216039721U (zh) | 一种光亮退火炉 | |
CN204342848U (zh) | 一种环形退火炉 | |
CN115966319A (zh) | 一种可以在常压下运行的核电站一回路系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141001 |