CN117396716A - 热处理金属带的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种对金属带(6)进行连续热处理的带材处理设备，该设备带有退火炉和可加热的过时效室(11)。在此，金属带(6)在过时效室(11)中经由多个垂直间隔开的偏转辊(12，12'，13，13')引导，使金属带蜿蜒地通过过时效室(11)。根据本发明，至少一个偏转辊(12'，13')在垂直方向上是可移动的，从而可以调整金属带(6)在过时效室(11)中的带材长度和停留时间。本发明还涉及一种对金属带(6)进行热处理的方法。

Description

热处理金属带的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种对金属带进行连续热处理的带材处理设备，其带有退火炉和随后的可加热的过时效室。在这里，金属带在过时效室中经由几个彼此垂直隔开的辊子引导，使金属带蜿蜒地通过过时效室。
背景技术
常规的带材处理设备由多个腔室组成，在这些腔室中，金属带首先被加热到退火温度，并在此温度下保持一段时间。也可以遵循特定的温度曲线。这种退火炉已广为人知。金属带随后以预定的冷却速度冷却，达到预定的过时效温度(over aging temperature)，并在此温度下保持预定的时间。因此，所谓的过时效室是用来将金属带在特定温度(过时效温度)下保持一段精确规定的时间。这些腔室通常被称为“保持腔室”、“浸泡腔室”或“分隔腔室”。过时效内的温度应尽可能保持恒定，根据金属带合金的不同，温度应在150℃至500℃之间。这些过时效室通常有惰性气体或还原气氛，例如氢气和氮气的混合气体。随后，金属带可冷却至室温或例如在电镀设备(如，镀锌设备)中冷却至涂层温度。
所有这些热处理阶段都会对金属带的机械性能产生影响。在这里，重要的不仅要将金属带加热到一定的温度，还要在过时效室中将其保持在规定的温度下一段时间。同样，加热速度和冷却速度也会对金属带的性能产生影响。此外，不同厚度和成分的金属带需要不同的热处理参数。
金属带在过时效室中的停留时间由带材速度以及过时效室中的带材长度决定。在常规过时效室中，带材长度是由偏转辊的排列预先确定的，因此只能通过带材速度来控制停留时间。然而，带材速度的变化范围非常有限，因为每次的速度变化自然都会对生产能力、加热速率和冷却速率产生影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带材处理生产线，在这种生产线中，金属带在过时效室中的停留时间可以在更宽的范围内设定，从而可以在同一带材处理设备中处理完全不同的金属带，其中始终可以设定过时效室中的最佳停留时间。
这一技术问题根据权利要求1所述的带材处理设备实现。即，过时效室中的至少一个偏转辊在垂直方向上是可移动的，从而可以调整过时效室中金属带的长度。因此，金属带在过时效室中的停留时间也可以调整。
这就意味着，通过改变腔室内的带材长度，可以独立于带材速度来设置停留时间。因此，同一个带材处理设备可以满足不同的生产要求，也可以根据新的参数灵活调整。
理想情况下，针对预定的带材规格(带材厚度、带材成分、带材宽度)和预定的热循环(退火温度、冷却温度、冷却速率......)设定带材速度，以提供最大生产能力。根据带材速度设定过时效室中所需的带材长度，以便获得金属带在过时效室中的最佳的或者说是根据热循环的要求确定的停留时间。
这里所说的过时效室不能与常规的带材储存装置(Looper)混淆。带材储存装置也有可动的辊子，并且可以容纳不同的带材长度。不过，它们用于补偿设备中不同的带材速度。例如，如果新插入设备的带要焊接到前一条带材的末端，而带材为此必须停止运行，那么带材储存装置就会释放出部分储存的带材，使得后续处理设备中的带材速度不会因此而改变。然而，这种带材储存装置是在环境温度下的环境空气中运行的。它们仅用于补偿不同的带材速度，并不进行热处理。
有利的是，根据本发明在过时效室中多个偏转辊在垂直方向上是可移动的。因此，容纳的带材长度可以有很大的变化。
优选的是，一个或多个上偏转辊在垂直方向上是可移动的。
有利的是，将一个或多个可移动的偏转辊支撑或固定在特定位置上，该偏转辊被移动到该位置以获得预定的带材长度。在处理特定金属带的过程中，偏转辊始终保持在这个特定的位置。通过支撑或固定，将减轻用于偏转辊的提升机构的负荷。
过时效室优选用电加热，例如用辐射管加热。不过，过时效室中的气体也可以被吸出、电加热并且然后被再次喷入。
根据本发明，过时效室例如可以布置在涂层设备之前。
有利的是，在退火炉和过时效室之间布置有冷却区段，因为在许多热处理中都需要这种冷却步骤。
除该装置外，本发明还涉及一种根据权利要求9所述的方法，用于金属带的连续热处理。在这种情况下，针对金属带在过时效室中的热处理确定停留时间，然后通过移动至少一个偏转辊来调整带材长度和停留时间。
在此有利的是，过时效室中的金属带在氢气-氮气气氛中进行热处理。
附图说明
下面将根据附图描述本发明的几种可能的实施方式。在这些附图中：
图1显示了根据现有技术的过时效室示意图；
图2显示了根据本发明的具有可移动的上偏转辊的过时效室的一个实施例；
图3显示了根据本发明的具有可移动的下偏转辊的过时效室的另一个实施例；
图4显示了根据本发明的具有多个可移动的上偏转辊的过时效室的一个实施例；
图5显示了一个可能的辊子移动系统的示意图；
图6显示了过时效室11中三个不同的辊子位置；
图7和图8显示了辊子移动系统的一个实施例；
图9和图10显示了过时效室11的加热和冷却示意图；
各图中相同的附图标记表示相同的设备部件。
具体实施方式
图1显示了根据现有技术的过时效室1。在这里，金属带6从左侧进入过时效室1，并被固定的下偏转辊2垂直向上偏转。在过时效室1的上部，金属带6被固定的上偏转辊3向下偏转180°。就这样，金属带6沿着蜿蜒的路径被引导通过过时效室1，直到最后一个下偏转辊2将金属带偏转到水平方向并离开过时效室1。过时效室1的内部被加热到预定温度，该温度通常在150℃至500℃之间。重要的是，要尽可能保持过时效室1内部的温度恒定。为了减少热量损失，过时效室1的壳体4设置隔热件5。过时效室由电加热辐射管7加热。
为了达到最佳的材料特性，金属带6应在过时效室1中停留规定的时间(停留时间)。
由于图1所示的过时效室1中的下辊和上辊2、3是固定的，因此所容纳的带材长度总是相同的。因此，只能通过改变带材速度来改变停留时间。
图2现在显示了根据本发明的过时效室11的一个实施例。在这里，壳体14同样设置了隔热件15，同样，金属带6蜿蜒地经由固定的下偏转辊12和固定的上偏转辊13引导通过过时效室11。不过，这里的上偏转辊13'可以在垂直方向上移动(可移动)。在本例中，它被向下移动到一半的高度。本例中的过时效室由电加热辐射管17加热。在本例中，这些辐射管17并未布置在可移动偏转辊13'的区域内，因为这会妨碍偏转辊13'的自由移动。当然，如下文所述，用供入的热气加热过时效室11也是可行的。
由于现在偏转辊13'可以在垂直方向移动，因此可以用来改变过时效室11中金属带6的长度。因此，可以设定金属带6在过时效室11中的停留时间，而无需为此改变带材速度。
特定金属带6的最佳停留时间通常是预先确定的。根据预先确定的带材速度，计算并通过移动一个或多个上偏转辊13'调整过时效室11中需要的带材长度。在处理特定金属带6时，可移动的上偏转辊13'优选不再移动，而是固定在其位置上。
图3显示了一个过时效室11，其中下偏转辊12'可以沿垂直方向移动。
图4显示了一个可以沿垂直方向移动多个上偏转辊13'的实施例。在这里，这些上偏转辊13'可以相互独立地移动。
图5显示了可在垂直方向上移动这些偏转辊12'或13'的机构的一种可能的实施方式。可移动的上偏转辊13'的轴承座23分别与链条25连接，链条25在过时效室11上部区域通过齿轮21偏转。链条25的另一端连接有配重20。两个齿轮21通过轴22相互连接，并与驱动装置18相连。通过轴22的旋转，上偏转辊13'可以沿垂直方向移动。如果要移动下偏转辊12'，则布置方式与此类似。
在壁的侧面的不同高度上设置辊子支架19、19'。偏转辊13'或12'可以放置在这些辊子支架上或固定在这些辊子支架上。这样，在对特定金属带6进行热处理时，可以减轻链条25和驱动装置18的负荷。在这里，固定的下偏转辊12和轴22被支撑在过时效室11外部。因此，这些轴承46无需承受高温。下偏转辊12具有驱动装置45。
图6显示了过时效室11中三种不同的带材长度。在中间的图中，两个上偏转辊13'处于最顶部位置，因此过时效室11中的带材长度最大，在预定带材速度下的停留时间最长。在左图中，两个可移动的上偏转辊13'中的一个略微下降，从而缩短了带材长度，也缩短了在预定带材速度下的停留时间。在右图中，两个上偏转辊13'都处于最低位置。此时，过时效室11中的带材长度最短，因此在预定带材速度下的停留时间也最短。
图7和图8更详细地显示了可移动偏转辊12'和13'的调节机构。由于偏转辊12'和13'位于加热的过时效室11内，在该过时效室内温度很容易达到500℃，因此它们由高温轴承31支承。轴承座26内安置的通常的辊子轴承27足以支承轴22。轴承座26通过轴承支架29与支撑结构30相连。电机支架28和驱动装置18也撑靠在该支撑结构30上。在过时效室11的壳体14和轴承座26之间装有膨胀波纹管24，以便必要时更好地补偿热膨胀，同时也起到防尘的作用。
图8显示了辊子支架19、19'的功能。辊子支架19、19'被布置在壳体32中，并可伸入过时效室11中。在这里，壳体32位于钢结构44上的子结构33上。在腔室的高度上，通常有多个辊子支架19、19'布置在不同高度，以便在不同高度上支撑偏转辊12'或13'。
图9显示了用于加热过时效室11的可能性。过时效室11的内部温度应尽可能恒定，以处理特定的金属带6，该温度介于150℃和500℃之间，具体取决于材料和处理方式。由于总会有热量损失，因此必须对腔室进行加热，以保持尽可能恒定的温度水平。当然，过时效室11内部的温度可能会略有差异，但通常只有几摄氏度。为达到加热目的，热气，例如惰性气体或氮氢混合气等还原性气体，通过设置在一侧的进气箱34吹入过时效室11，并由风扇36通过对侧的吸气箱35吸走。然后，气体被送入电加热装置40或热交换器39，并通过再循环管道37返回过时效室11。热气可通过阀门38和41进入热交换器39或电加热装置40。电加热装置40可再次提高气体温度。如果气体通过热交换器39输入，还可以对其进行冷却。例如，在从一种钢种转换到另一种钢种时，就需要这样做。例如，如果后续钢种需要较低的过时效温度，则需要对气体进行冷却，以尽快获得最佳的过时效温度。同时，通过移动偏转辊12'和13'，可以调整过时效室11中的带材长度，从而使后续钢种经过最佳热处理。
图10再次显示了图9中的加热和冷却装置。从图中可以看出，冷却水43被供给热交换器39。图中还显示了用于风扇36的电机42。在本图中，氢气-氮气混合气体(HNX)被用作加热介质。
附图标记列表
1 根据现有技术的过时效室
2 固定的下偏转辊
3 固定的上偏转辊
4 壳体
5 隔热件
6 金属带
7 辐射管
11 过时效室
12 下偏转辊(固定的)
12' 下偏转辊(可移动的)
13 上偏转辊(固定的)
13' 上偏转辊(可移动的)
14 壳体
15 隔热件
17 辐射管
18 驱动装置
19 辊子支架(伸出的)
19' 辊子支架(进入过时效室11的)
20 配重
21 齿轮
22 轴
23 轴承座
24 膨胀波纹管
25 链条
26 轴承座
27 辊子轴承
28 电机支架
29 轴承支架
30 支承结构
31 高温轴承
32 用于辊子支架19的壳体
33 子结构
34 进气箱
35 吸气箱
36 风扇
37 再循环管道
38 阀门
39 热交换器
40 电加热装置
41 阀门
42 电机
43 冷却水
44 钢结构
45 用于偏转辊12的驱动装置
46 用于固定的偏转辊12的轴承

Claims (13)

1.一种用于对金属带(6)进行连续热处理的带材处理设备，该带材处理设备带有退火炉和随后的可加热的过时效室(11)，其中，所述金属带(6)在所述过时效室(11)中经由多个彼此垂直间隔开的偏转辊(12，12'，13，13')引导，使得所述金属带(6)蜿蜒地通过所述过时效室(11)，其特征在于，至少一个偏转辊(12'，13')在垂直方向上是可移动的，使得能够调整容纳在所述过时效室(11)中的所述金属带(6)的长度以及所述金属带(6)在所述过时效室(11)中的停留时间。
2.根据权利要求1所述的带材处理设备，其特征在于，多个偏转辊(12'，13')在垂直方向上是可移动的。
3.根据权利要求1或2所述的带材处理设备，其特征在于，一个或多个上偏转辊(13')在垂直方向是可移动的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的带材处理设备，其特征在于，可移动的所述偏转辊(12'，13')能够通过辊子支架(19')支撑或固定在特定位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的带材处理设备，其特征在于，所述过时效室(11)能够通过电加热。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的带材处理设备，其特征在于，所述过时效室(11)能够通过喷入加热气体进行加热。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的带材处理设备，其特征在于，所述过时效室(11)被布置在涂层设备之前，优选地被布置在电镀设备之前。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的带材处理设备，其特征在于，在所述退火炉和所述过时效室(11)之间布置有冷却区段。
9.一种利用退火炉和随后的过时效室(11)对金属带进行连续热处理的方法，其中，所述金属带(6)在所述过时效室(11)中被垂直间隔开的偏转辊(12，12'，13，13')蜿蜒地引导，其特征在于，针对所述金属带(6)在所述过时效室(11)中的热处理规定了停留时间，并通过在所述过时效室(11)中移动至少一个偏转辊(12'、13')来设定所述金属带(6)在所述过时效室(11)中的长度以及停留时间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述过时效室(11)中的气体或混合气体被吸出、加热，并且被再次送入所述过时效室(11)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，气体或混合气体是通过电加热的。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述过时效室(11)中的所述金属带(6)在150℃至500℃，优选400℃至500℃的温度下进行热处理。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述过时效室(11)中的所述金属带(6)在氢气-氮气气氛中进行热处理。
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