CN107108324A - 铝‑铬合金在热处理中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及选择的材料在用于热处理的系统中的用途、这种材料的各种形式、相关系统以及用于确定这种材料的方法。特别地，本发明涉及具有大于5w％(重量百分数)的Cr含量的铝‑铬合金材料的罩子用于适用于热处理的系统内的一个或多个部件的用途。

Description

铝-铬合金在热处理中的用途

技术领域

本发明涉及选择的材料在用于热处理的系统中的用途、这种材料的各种形式、相关系统、用于确定这种材料的方法和用于操作热处理系统的方法。

背景技术

已知在用于热处理的系统内，这种系统的基础元件(underlying element)经受高温条件并因此需要频繁更换，和/或至少需要一些类型的保护罩(protective cover)。

将各种材料用于这种保护罩。

然而，仍需要过于频繁地更换基础元件和/或所述保护罩中的任一种，导致生产线的成本和/或关机低效。

此外，因为各种已知的材料是不够有效的，所以如果可能，倾向于避免这种高温变化(像温度循环(temperature cycle))，其可以导致整个(能量消耗)系统的低效利用。

发明内容

本发明的目的是通过提供制成这种罩子(盖，cover)的恰当选择的材料类别和所述材料的有用形式和相关系统来缓解上述问题，而且提供限定和选择适当的材料所需的必要的分析技术。此外，选择的材料的效能(功效，效率，efficiency)进一步产生操作这种热处理系统的其他方式。

在本发明的第一方面，提供了用于适用于热处理的系统内的一个或多个部件的铝-铬合金材料的罩子的用途。因此，本发明提供了铝-铬合金材料的制造完整的罩子或其部分在对象(object)的热处理中的用途，从而通过所述罩子部分或整体覆盖系统的所述一个或多个部件。

在其一个实施方式中，罩子由(针织(knitted)、编织(braided)、机织(woven)或毡合(felt))织物制成，所述织物由材料纤维制成。在具体的实施方式中，罩子由织物制成，织物仅由材料的纤维(材料纤维，fiber of the material)制成。

本发明发现本文所描述的铝-铬合金由于它们优异的耐热性而对使用方法是特别有用的，该使用方法包括对象的热处理。更具体地，本文所描述的Al-Cr合金可以是(a)在高于700、优选地750摄氏度的温度下耐热(保持其强度，具体地拉伸强度和/或不降解)，持续时间为至少1天、优选地5天、甚至更加优选地10天和(b)在(一次或多次)温度下降到低于400摄氏度之后保持其物理性质(不变脆)。

在其一个实施方式中，呈现了材料用于在玻璃加工、具体地车窗制造中覆盖系统的部件的用途，其中，当热处理时将所述材料用作用于支撑对象如材料片材(sheet ofmaterial)的一种或多种支撑元件(supporting element)、可选地旋转支撑元件的罩子和/或在热处理期间将所述材料用作用于将材料片材形成为所需形状的成形元件(shapingelement)的罩子。

本发明进一步提供了将材料如铝-铬和镍铬合金用于操作用于热处理的系统的方法，其包括应用预定温度循环(即包括温度的显著下降)，同时避免对系统的元件的腐蚀损坏。因此，本发明提供了用于操作适用于热处理第一材料的对象的系统的方法，该方法包括根据温度循环在所述系统的一部分内应用温度演变，其特征在于循环包括持续至少1天的高于700摄氏度的温度和一次或多次温度下降至低于400摄氏度，同时用由第二材料制成的罩子覆盖系统内的一个或多个部件，其中，针对下述选择第二材料：在这种温度循环下(a)耐热(保持其强度)和(b)保持其物理性质(不变脆)。实际上，在具体的实施方式中，将材料明确地选择用于设想的温度循环。在具体的实施方式中，本发明提供了用于操作适用于热处理第一材料的对象的系统的方法，该方法包括根据温度循环在所述系统的一部分内应用温度演变，其特征在于循环包括持续至少1天的高于700摄氏度的温度和一次或多次温度下降到低于400摄氏度，同时用由第二材料制成的罩子覆盖系统内的一个或多个部件，第二材料是镍-铬或铝-铬合金。实际上，发现这种合金在这种温度循环下(a)耐热(保持其强度)和(b)保持其物理性质(不变脆)。在本文设想的方法中，将所述第二材料至少用作用于一个或多个元件的盖子，该一个或多个元件当热处理时支撑所述第一材料的对象。

在本发明的一个实施方式中，将第二材料(本发明的对象)进一步选择为可作为纤维获得，更具体地，罩子因而是由材料纤维制成的(针织、编织、机织或毡合)织物来保护第一材料的对象在接触支撑或成形元件时不受损坏(由于颗粒)。

在本发明的第二方面，提供了适用于热处理材料片材的系统，该系统包括适用于支撑第一材料的对象如片材的多个部件或(旋转)元件，其中，通过本发明的第一方面所描述的材料(以及在上文中也称为第二材料)覆盖一个或多个(或甚至经受高于700、优选地750摄氏度的温度的基本上系统中的所有部件)。更具体地，配有所述罩子的元件是旋转元件。在进一步的实施方式中，通过所述材料覆盖所述系统的一个或多个成形元件。

在本发明的第三方面，提供了由本发明的第一方面所描述的材料的纤维制成并适用于上文所描述的用途的织物。

在本发明的第四方面，提供了由本发明的以上方面描述的织物制成，适合覆盖热处理系统中的支撑元件的罩子。

在本发明的第五方面，提供了由本发明的以上方面描述的织物制成、适合覆盖元件、更具体地用于使对象如材料片材成形的元件的罩子。

在本发明的第六方面，提供了用于确定用于对象的热处理的系统内的一个或多个部件的合适材料的(计算机实现的)方法，该方法包括根据温度循环监测所述一个或多个部件的温度演变和选择用于所述一个或多个部件的罩子，该罩子由在这种温度循环下是耐热的(保持其强度)和(b)保持其物理性质(不变脆)的材料制成。在具体的实施方式中，所述温度循环包括持续时间为至少1天、优选地5天、更加优选地10天的高于700、优选地750摄氏度的温度，可选地之前或之后(preceded by or followed by)低于400摄氏度的(一次或多次)温度降低。在一个优选的实施方式，选择的材料是如本发明的以上方面所描述的材料。在本发明的第七方面，提供了用于操作适用于热处理的系统的方法，该方法包括：根据温度循环在所述系统的一部分内使用温度演变，包括持续时间为至少1天、优选地5天、更加优选地10天的高于700、优选地750摄氏度的温度和低于400摄氏度的(一次或多次)温度下降，同时用由镍-铬或铬-铝合金制成的罩子覆盖系统内的一个或多个部件，其中，将所述材料至少用作用于支撑被热处理时的第二(玻璃)材料的片材的一个或多个旋转元件的罩子。在具体的实施方式中，所述材料是铬-铝合金材料。

具体实施方式

本发明涉及选择的材料在用于热处理的系统中的用途、这种材料的各种形式、相关系统和用于确定和选择这种材料的方法；本文设想的方法要求了解用于热处理对象的系统内的热动态和材料的选择，同时认识到它们的各个方面如它们的热性质，以及如何可以提供材料以制成合适的产物。优选地，将(半-)自动方法用于确定这种热动态(作为选择过程的一部分)和/或将(半-)自动方法用于追踪设置有所述材料的这种系统，以判断是否更换。

本发明涉及用于热处理的系统，更具体地其中这种系统的一个或多个基础元件经受高温条件的那些，以及本发明旨在通过提供制造这种罩子的恰当选择的材料类别和所述材料的可用形式和相关系统减少对频繁更换这些元件和/或更换用于这些元件的保护罩的需要。本发明进一步旨在提供限定和选择用于这些系统的适当材料和追踪(follow up)用于这些系统的材料所需的必要的分析技术。

通常应注意材料耐这种高温(升高的温度，elevated temperature)的能力不预示其耐热循环、即显著的温度变化的能力。出乎意料地发现本文所描述的材料也可以处理热循环。更具体地，明显发现它们处理热循环的能力显著好于具有稍低的处理高温的能力的类似的合金材料。

本发明涉及确定合适的铝-铬(Al-Cr)合金或镍-铬(Ni-Cr)合金材料，用于提供适用于覆盖在热处理、更具体地包括热循环的热处理的情况下使用的元件的罩子。

本发明进一步提供了铝-铬合金材料在热处理、更具体地涉及本文所描述的高温的热处理系统中的具体用途，该高温被显著的温度下降中断。

值得注意的是对于设想用于本文的材料和罩子，可以实现至少两个月、高达3至4个月的寿命。

更具体地，设想的材料具有大于15w％(重量百分数)的Cr含量并适用作用于合适的并用于热处理的系统内的一个或多个部件的罩子。合金是由两种或更多种元素组成的混合物或金属固体溶液。更具体地，本文所使用的术语“铝-铬合金”是指包含Al和Cr作为组分的合金。类似地，本文所使用的术语“镍-铬合金”是指包含Ni和Cr作为组分的合金。

在一个优选的实施方式中，铬-铝合金材料具有按重量计大于15％的Cr含量、按重量计70％的最低Fe含量和按重量计2％的最低Al含量。

在一个进一步优选的实施方式中，铬-铝合金材料具有按重量计最低20％和按重量计最高21％的Cr含量以及按重量计最低5％的Al含量和按重量计最高6％的Al含量。

本发明进一步提供了镍-铬合金材料在热处理系统、更具体地涉及本文所描述的高温的热处理系统的操作中的具体用途，该高温被显著的温度下降中断。可以基于它们的能力选择镍-铬合金以在具体的温度循环下(a)耐热(保持其强度)和(b)保持其物理性质(不变脆)。

在优选的实施方式中，设想的Ni-Cr合金包含至少19w％的Cr和至少45w％的铁(Fe)、更优选地至少47w％的Fe、以及最优选地至少50w％的Fe。优选地，Ni、Cr和Fe的总和形成Ni-Cr合金的至少95w％。

在优选的实施方式中，Ni-Cr合金包含至少10w％的Ni、优选地至少12w％的Ni。进一步优选的是Ni-Cr合金不包含大于22w％的Ni以及不大于26w％的Cr。

可选地，本文设想的合金可以包含除Al/Ni和Cr之外的其他元素。更具体地，合金可以包含选自铁(Fe)、碳(C)、锰(Mn)、磷(p)、硫(s)、硅(Si)和钼(Mo)中的一种或多种元素。

在优选的实施方式中，将合金选择为可用作短纤维纱、纺纱或连续的长丝纱，更具体地纤维的截面的当量直径小于50μm、优选地小于25μm如14μm或更小。

在一个优选的实施方式中，通过纺纱技术将这些纤维转换为单根纺纱。在加捻技术的用途的进一步实施方式中，稳定单根纺纱以及形成双股纺纱(double ply spunyarn)。这种技术主要用于生成高得多的拉伸强度。可以通过使用各种结构将双股纺纱针织、编织或机织为管。

在它们的进一步的实施方式中，使用针织结构。针织结构的类型可以影响成品的弹性。用所有针来针织纱的平面针织(plain knit)将产生稳定的管。对于由缝合和打圈缝合(tuck stitch)的组合制成的管，弹性将高得多。由缝合和错过缝合(miss stitch)制成的管将具有有限的弹性。各种图案是可能的，像一个缝合和一个错过缝合或打圈缝合或一个缝合和2个或更多个错过缝合。甚至缝合、打圈缝合和错过缝合的组合是可能的。

在一个可替换的实施方式中，使用了机织结构。再次，不同的结构是可能的，如平纹机织、斜文机织、缎纹机织和它们的组合。

本发明涉及上述合金材料在用于在对象的热处理中使用的系统的至少一部分的罩子的用途。通常，罩子是由材料纤维制成的(针织、机织或纤维网)织物。在具体的实施方式中，织物是由本文中设想的材料的纤维与其他金属纤维或非金属纤维(二氧化硅纤维和碳纤维)的组合或混合物制成的。在进一步具体的实施方式中，织物仅是由本文描述的材料的纤维制成的。

本申请进一步提供了具有大于15w％的Cr含量的选择的合金材料作为用于适用于热处理的系统内的一个或多个部件的罩子的用途。在具体的实施方式中，罩子是由材料纤维制成的(针织、机织或纤维网)织物制成的。以这种方式，得到柔性材料，这对于系统和/或(玻璃)加工应用可以是有益的。在具体的实施方式中，将材料选择为(a)在高于700、优选地750摄氏度的温度下耐热(保持其强度)，持续时间为至少1天、优选地5天、更加优选地10天和(b)在低于400摄氏度的(一次或多次)温度下降之后保持其物理性质(没有变脆)。

值得注意的是有关的温度是用于覆盖一个或多个旋转元件的材料所经历的温度。实际上，在通常的布置中，整个系统温度可以在500摄氏度和680摄氏度之间。然而，通过加热器或燃烧器执行热的引入，以及因为支撑的玻璃片(玻璃板，glass sheet)之间存在实际的间隙，所以旋转元件、更具体地它们的罩子经历高于700摄氏度的暂时温度。本发明提供了以下洞察：(i)从这种温度开始(from such temperatures onwards)，材料出现问题(尤其如果温度循环严苛，像之后将出现冷却到低于400摄氏度)以及(ii)尽管整体设计温度可能较低，但是实际上确实出现高于700摄氏度的这种温度(在快速循环中，取决于旋转元件的速度和片材之间的间隔)。这种高温操作的持续时间可以是至少1天、优选地5天、更加优选地10天，在这种持续期间尽管温度峰值将仅仅短暂出现但频繁。因此，可以作为用于操作适用于热处理的系统、用由铬-铝合金材料制成的罩子覆盖系统内的一个或多个部件的方法系统阐述本发明，其中，将所述材料至少用作用于支撑热处理时的第二(玻璃)材料的片材的一个或多个旋转元件的罩子，该方法包括：根据温度循环在所述系统的一部分内使用温度演变，包括所述材料经历的温度，其高于700、优选地750摄氏度，这种循环具有至少1天、优选地5天、更加优选地10天的持续时间，和可选地低于400摄氏度(甚至低于100摄氏度)的(一次或多次)温度下降。

在具体的实施方式中，罩子由纤维织物制成，纤维织物由本文设想的材料组成。

以上描述了在用于玻璃加工、具体地车窗制造的系统中发现的温度动态，其中，可以将所述材料用作用于设计为支撑被热处理时的材料的片材的一个或多个旋转元件的罩子；或另外或可替换地，可以将所述材料用作热处理期间用于将材料的片材形成为所需形状的元件的罩子。如以上详述地，对于这些应用，可能要求材料的柔性使得可以将材料进一步选择为可作为纤维获得。在具体的实施方式中，在这些实施方式中提供的罩子因而是由材料纤维制成的(针织、机织或纤维网)织物。这允许保护材料的片材在接触支撑或成形元件时不受损害(由于颗粒)。在一个优选的实施方式中，材料具有大于15.0w％、优选地大于20.0w％的Cr含量。本发明进一步涉及适用于热处理材料的片材的系统，该系统包括用于支撑所述材料的片材的多个(旋转和/或线性移动)元件，其中，所述元件的一个或多个部分(或甚至基本上全部)、更具体地经受高于700、优选地750摄氏度的那些被所描述的材料覆盖。优选地，作为罩子提供所述材料，最优选地，所述罩子弹性很高以促进覆盖过程。在用于热处理本文设想的对象如玻璃对象的系统中设置的元件的本质不是关键性的，以及实例是技术人员熟知的并包括但不限于用于传送玻璃片的辊。

在以上所描述的具体的实施方式中，作为由本文所述的材料的纤维制成的织物提供材料，以及该材料适用于在上述的系统中使用。最优选地，提供了由织物制成的、适合覆盖(旋转)元件的罩子。

提供方法如但不限于计算机实现的方法(和相关的计算机程序和存储这种程序的计算机可读介质)，用于确定用于适用于热处理的系统内的一个或多个部件的合适材料。这种方法包括根据通常用于对象的热处理的温度循环监测所述一个或多个部件的温度演变，以及选择用于所述一个或多个部件的罩子，该罩子由在这种温度循环下耐热(保持其强度)和(b)保持其物理性质(不变脆)的材料制成。在具体的实施方式中，温度循环包括持续时间为至少1天、优选地5天、更加优选地10天的高于700、优选地750摄氏度的温度，可选地交替有(一次或多次)温度下降到低于400摄氏度。在具体的实施方式中，方法包括选择如上所述的具有大于15w％的Cr含量的铝-铬合金材料。

在具体的实施方式中，本文设想的方法包括在不同的地点监测所述系统的温度演变，该不同位置对应于系统的不同功能部件，对应于系统的不同功能部件。

一旦确定合适的材料(并设置在所述部件上)，则可以使用用于追踪加工的类似方法并决定何时需要更换材料和罩子。这种方法通常包括加载温度动态的在线数据并将那些与选择的材料的温度动态特性比较。

本发明的以上各个方面(用途、材料、罩子、系统和计算机离线或在线实现的方法)表明通过本发明得到的协同效应，组合一方面(玻璃)加工应用的温度动态的深度理解(和捕获)、另一方面材料的温度特性以及进一步的特性(如作为纤维提供的它们的能力和因此它们的用于制造用于罩子的织物的能力)，使能够满足具体应用的进一步要求如得到的罩子的柔性。

在热处理期间使用的本发明提供的材料确实遭受严苛的条件，其在给定的系统内在地点与地点处不同，另外，除了本身严苛的热处理，也经受化学相互作用(在这种高温下被激活)。这意味着可能需要提供用于将材料固定至旋转元件的方法。本发明还提供了方法，其包括在给定系统的多个不同地点或位置处监测上述的材料，这些位置与载体的初级功能和固定的二次功能有关。在具体的实施方式中，在系统是用于加热玻璃片的系统的情况下，本文设想的方法可以包括在不同部分监测系统，不同部分中的一个位于元件上的一个位置，在该元件下将提供所述玻璃的片材，以及所述地点的其他的位于旨在用于可移动地(可移除地，removably)将所述材料固定至用于传送所述玻璃片的元件的装置附近。

本发明因此进一步提供了与恰当的固定装置如但不限于环组合的所述材料的用途。固定装置由可以与所述罩子材料相同或不同的材料制成。更具体地，可以将固定装置的材料选择为使得在所述热处理期间不与所述罩子在化学上相互作用。

最终，可以陈述本发明涉及操作热处理系统的另一种方式。实际上，感兴趣的是解决系统停滞期间、例如不加工对象或没有人员可利用期间的巨大能量消耗的问题。一种可能的方法将是使用系统的主动控制，包括降温至远超过正常操作条件。然而，通常考虑避免该情形，以及该情形通常仅在不可避免的停机期间发生。实际上，通常倾向于避免可能的这种高温变化(在本文中也称为“温度循环”，因为其对使用的材料具有重要影响。然而，本发明提供了用于确定在这种条件下稳定的材料的方法。因此，本发明提供了方法，其包括确定具有适合用作这种变化温度条件下的保护罩的性质的材料以及基于确定的材料的性质在热处理中主动引入温度循环。另外或可替换地，本发明提供了方法，其包括确定将解决系统停滞中的实际情形所需的温度循环，并确定适合用于其中的材料。这种方法可以包括按照要求和/或最终产物的可用性和/或原材料和/或人员和时间管理确定用于热处理系统的最佳温度循环。最后，本发明提供了用于热处理的方法，其包括应用预定的温度循环和使用包含本文设想的铝-铬和/或镍-铬合金的保护罩。因此，本发明准确地使用这种高度概括的方法论，其涉及材料选择到操作方法，同时提供混凝土溶液如本文所描述的耐热材料和有关的监测方法。

Claims (12)

1.一种用于操作适用于热处理第一材料的对象的系统的方法，所述方法包括：根据预定温度循环在所述系统的一部分内使用温度演变，所述预定温度循环包括持续时间为至少1天的高于700摄氏度的温度以及(一次或多次)温度下降至低于400摄氏度；同时用由第二材料制成的罩子覆盖所述系统内的一个或多个部件，所述第二材料是针对下述选择的铬-铝材料：在所述预定温度循环下(a)耐热(保持它的强度)和(b)保持其物理性质(不变脆)，其中，将所述第二材料至少用作用于一个或多个支撑元件的罩子，当将所述第一材料的对象热处理时，所述一个或多个支撑元件支撑所述第一材料的对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铬-铝合金材料具有按重量计大于15％的Cr含量、按重量计最低70％的Fe含量和按重量计最低2％的Al含量；

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铬-铝合金材料具有按重量计最低20％和按重量计最高21％的Cr含量，以及按重量计最低5％的Al含量和按重量计最高6％的Al含量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述温度循环的特征在于以下中的一种或多种：它们包括750摄氏度的温度，应用所述温度循环持续优选5天、更加优选10天和/或所述温度循环包括一次或多次温度下降至低于100摄氏度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于优化因素如材料的可用性、热处理对象的要求、可用人员、工作时间等确定所述预定温度循环。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一材料的对象是玻璃片。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述支撑元件是旋转元件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述罩子由(针织、编织、机织或毡合)织物制成，所述织物仅由所述第二材料的纤维制成或由所述第二材料的纤维与其他金属纤维或非金属纤维如二氧化硅纤维、玻璃纤维和/或碳纤维的组合制成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，用于玻璃加工，尤其用于车窗制造。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述第二材料进一步用作用于成形元件的罩子，所述成形元件用于在热处理期间将所述第一材料的对象形成为所需形状。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当接触所述支撑元件或所述成形元件时，将所述罩子用于保护所述第一材料的对象不受损坏。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述罩子用于在所述第一材料的对象的热处理期间保护所述系统的一个或多个具体地点，其中，所述一个或多个具体地点选自位于所述第一材料的对象下面的地点以及位于用于可移动地将所述材料固定至所述支撑元件的装置附近的地点。