DE60114085T2

DE60114085T2 - Verfahren zum Sichern eines Gefässes für die thermische Behandlung in Schutzatmosphäre

Info

Publication number: DE60114085T2
Application number: DE60114085T
Authority: DE
Inventors: François Mignard; Runmeng Song; Stephane Mehrain
Original assignee: Stein Heurtey SA; Fives Stein SA
Current assignee: Fives Stein SA
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: ES2165342T3; FR2809418A1; JP2002003954A; CN1249256C; DE1160342T1; CN1327144A; ES2165342T1; JP4988096B2; DE60114085D1; FR2809418B1; EP1160342A1; KR20010107710A; KR100756589B1; US20010045024A1; US6547898B2; EP1160342B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Gestaltung eines mit einer kontrollierten Atmosphäre arbeitenden Wärmebehandlungsbehälters. Sie ist insbesondere auf ein Verfahren zur sicheren Gestaltung eines Behandlungsbehälters gerichtet, der mit einem Gasgemisch mit hohem Wasserstoffgehalt arbeitet.
Entsprechend einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist sie auch auf eine Wärmebehandlungsvorrichtung wie insbesondere einen Behälter gerichtet, wie er auf dem Gebiet der vertikalen Wärmebehandlungsöfen oder der kontinuierlichen Beschichtung von Metallbändern vorgefunden wird.
Kontinuierliche Wärmebehandlungsöfen wie beispielsweise Glüh- oder Beschichtungsöfen setzen sich aus einer oder mehreren der folgenden Zonen zusammen: Vorerwärmung, Erwärmung, Halten, langsame Abkühlung und schnelle Abkühlung.
Dabei erlaubt es jede dieser Zonen, das Band entsprechend Erwärmungs- und Abkühlungskurven und genauer Zeiten, die von dem metallurgischen Behandlungszyklus definiert werden, der dem zu behandelnden Material entspricht, zu erwärmen, seine Temperatur zu halten oder abzukühlen.
Die kürzliche Entwicklung neuer Stahlsorten hat die Definition neuer Behandlungszyklen mit neuen Erwärmungs- und Abkühlungskurven erforderlich gemacht.
Dabei werden die beträchtlichen Abkühlungsgefälle, die von diesen neuen Zyklen verlangt werden, durch Erhöhung der Blasdrücke des Kühlgases auf das Band oder durch Optimierung der Blasgeometrie, um die größtmöglichen Wärmeaustauschkoeffizienten Gas/Band zu erzeugen, erhalten. Diese Vorrichtungen, die gegenwärtig mit niedrigen Wasserstoffgehalten verwendet werden, zeigen, dass die maximalen Gradienten, die bei der Abkühlung erreicht werden können, etwa 60 °C/Sekunde bei einem Band mit einer Dicke von 0,8 mm betragen, darüber hinaus werden die Ab messungen, die von den Gebläsen aufgenommene Leistung und die Investitionskosten zu hoch oder die übermäßigen Blasgeschwindigkeiten des Gases verursachen eine Lageinstabilität des Bandes. Es ist auch möglich, um diese Abkühlungsgradienten zu erreichen, die Geschwindigkeit der Produktionslinie zu beschränken, wodurch auch deren Produktion begrenzt und dieses Verfahren wenig rentabel gemacht wird.
Die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Kühlzonen erfordert die Verwendung einer Atmosphäre mit hohem Wasserstoffgehalt, bis zu 100 %, um eine starke Erhöhung des Wärmeaustauschkoeffizienten zu erhalten und gleichzeitig Abkühlungsgradienten von etwa 80 bis 200 °C/Sekunde oder darüber bei einem Band mit einer Dicke von 0,8 mm zu erzeugen, die sich mit den Behandlungszyklen vertragen, um die Nenngeschwindigkeit der Produktionslinie zu erhalten.
Das Kontrollverfahren, das die Erhöhung des Wasserstoffanteils auf solche Werte erlaubt, verursacht ein großes Problem, das mit dem Charakter dieses Gases (insbesondere des explosiven Charakters dieses Gases) verbunden ist; so ist es insbesondere unmöglich, eine solche Atmosphäre in der gesamten Produktionslinie zu verwenden, in welcher ein Kontakt mit der Luft in den Eingangs- und Ausgangszonen des Bandes eine beträchtliche Gefahr für die Betriebssicherheit der Anlage bedeuten würde. Es ist daher notwendig, die mit einem hohen Wasserstoffgehalt arbeitende Zone auf die Schnellkühlung zu beschränken und diese Zone von den angrenzenden Zonen der Produktionslinie, in welchen ein begrenzter Wasserstoffgehalt für das Behandlungsverfahren ausreicht, und um die Betriebssicherheit der Produktionslinie sicherzustellen, zu isolieren.
Diese Betriebssicherheit ist zu gewährleisten während

– des stabilen bzw. Normalbetriebs der Produktionslinie und
– den Änderungen von Geschwindigkeit der Produktionslinie oder den Abmessungen des Bandes oder bei Störungen wie beispielsweise einem Anhalten der Produktionslinie oder einem Bruch des Bandes.

Diese verschiedenen Betriebsbedingungen der Produktionslinie führen zu Druckveränderungen in den Kammern, die von der starken Ausdehnung oder Kontraktion der Atmosphäre, die einen großen Anteil Wasserstoff enthält, vergrößert werden, und verursachen den Übergang der Atmosphäre von einer Kammer in die nächste, wodurch die Zusammensetzung verändert wird und hohe Risiken entstehen können, wenn die Zone mit hohem Wasserstoffgehalt nicht kontrolliert wird.
Regelungsverfahren, welche die Erzeugung solcher Gradienten von Abkühlungs- oder Erwärmungsgeschwindigkeit erlauben, sind Gegenstand der französischen Patentanmeldung Nr. 2 746 112, die von der Anmelderin eingereicht worden ist.
In WO 99/50464 sowie in EP 1 069 193 ist vorgesehen, die Drücke zwischen der Schnellkühlzone und einem Schleusenabteil auszugleichen. Zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Teil der Schnellkühlzone kann ein Mantel vorgesehen werden. In einer solchen Vorrichtung werden die Gasdurchflüsse durch die Schleusen nicht gut beherrscht.
Die Lösungen, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung geboten werden, erlauben die Durchführung eines solchen Verfahrens, bieten eine Lösung dieser Probleme der sicheren Gestaltung und erfüllen die Anforderungen, die mit der Kontrolle eines Atmosphärenaustauschs verbunden sind. Diese Anforderungen erlauben es auch, den Betrieb der Wärmebehandlungsvorrichtung zu optimieren und den Verbrauch an kontrollierter Atmosphäre (insbesondere Wasserstoff) während des Normalbetriebs dieser Produktionslinie oder während einer Änderung ihrer Geschwindigkeit oder des Formats des zu behandelnden Bandes oder auch bei Störungen der Produktion, beispielsweise einem Anhalten der Produktionslinie oder einem Bruch des Bandes, zu verringern.
Dazu ist das Verfahren zur sicheren Gestaltung eines mit einem Gasgemisch arbeitenden Wärmebehandlungsbehälters, der eine Kammer für die schnelle Abkühlung eines Metallbandes umfasst, das mittels einer Vielzahl von Führungsrollen von einer stromaufwärtigen Kammer zu einer stromabwärtigen Kammer durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Band mittels mindestens eines Druckausgleichsmantels und einer Vielzahl von zwischen den einzelnen Kammern angeordneten Schleusen in der Schnellkühlkammer eingeschlossen wird, dass die Drücke zwischen Eingang und Ausgang der Schnellkühlkammer ausgeglichen werden, und dass die Drücke der Gasgemische zwischen der stromaufwärtigen Kammer und der stromabwärtigen Kammer mittels mindestens eines Druckausgleichsmantels ausgeglichen werden, indem die Gasdurchflüsse durch die Schleusen von Wiederverwendungsmitteln geregelt werden, die das der Schnellkühlkammer entnommene Gasgemisch in eine Abgaszone und/oder in eine Verdünnungszone bringen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druckausgleichsmantel zwischen Eingang und Ausgang der Schnellkühlkammer und Wiederverwendungsmittel umfasst, die das der Schnellkühlkammer entnommene Gasgemisch in eine Abgas- und/oder eine Verdünnungszone bringen.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulichen, näher erläutert, wobei
1 einen Schnitt der Seitenansicht einer Wärmebehandlungsvorrichtung,
2 einen Schnitt der Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung,
3 einen Schnitt der Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung,
4 einen Schnitt der Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung,
5 einen Schnitt der Seitenansicht einer fünften Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung,
6 einen Schnitt der Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,
7 einen Schnitt der Seitenansicht einer siebenten Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, und
8 eine 7 ähnliche Ansicht, die eine erfindungsgemäße Abwandlung darstellt,
zeigt.
Entsprechend einer ersten Ausführungsform (siehe 1) einer Wärmebehandlungsvorrichtung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, enthält diese Vorrichtung einen vertikalen Ofen zur kontinuierlichen Behandlung eines Metallbandes 1, das von einer stromaufwärtigen Kammer 2 zu einer stromabwärtigen Kammer 7 über Führungsrollen 3 durchläuft.
Eine Schnellkühlkammer ist mit 5 nummeriert, sie ist mit (nicht in der Figur gezeigten) Einrichtungen zum Abkühlen durch Aufblasen eines Gases auf das Band gemäß dem Stand der Technik ausgerüstet.
Die Schnellkühlkammer 5 wird von der stromaufwärtigen Kammer 2 und der stromabwärtigen Kammer 7 durch Abdichtungseinrichtungen 4a und 4b wie Schleu sen, Schleusenklappen, Schleusen aus Rollen oder Gasschichten oder andere gemäß bekannten Technologien getrennt.
Entsprechend einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmal besteht es darin, einen Teil des Bandes, das einer Wärmebehandlung wie insbesondere einer schnellen Abkühlung unterworfen werden soll, in einen Mantel 6 einzuschließen. Dieser Mantel 6 ist um die Schnellkühlkammer 5 angeordnet und mit einem kontrollierten Gasgemisch mit hohem Wasserstoffgehalt gefüllt.
Entsprechend einem weiteren vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmal wird von dem Mantel 6, der sich in der Schnellkühlkammer 5 befindet, ebenfalls die Verbindung zwischen den Kammern 2 und 7 sichergestellt, um deren Drücke auszugleichen.
Die Aufrechterhaltung des Drucks in der Kammer 5 mit einem hohen Gehalt an insbesondere Wasserstoff kann durch die Regelung eines ihr durch die Schleusen 4a und 4b entnommenen Durchflusses aus diesem Gasgemisch erhalten werden.
Der hohe Wasserstoffgehalt dieses Abstroms kann sich in dem Gasgemisch der Kammern 2 und 7 verdünnen, wobei er sich für diese Kammern wie eine Wasserstoffzufuhr verhält.
Die Zufuhr des Gasgemischs ist daher in diesem Teil des Ofens auf die Zufuhr zu Zone 5 beschränkt, die Zufuhr zu den Zonen 2 und 7 wird durch die kontrollierten Abströme der Schleusen 4a und 4b realisiert.
Die Drücke und Wasserstoffgehalte der Kammern 2, 5, 6 und 7 werden von Sensoren und einer Regelungseinrichtung kontrolliert, welche die Zufuhr des Gasgemischs derart einstellt, dass diese Drücke und die Zusammensetzungen der verschiedenen Gasgemische in den einzelnen Kammern auf den erforderlichen Werten gehalten werden.
Entsprechend einer zweiten Ausführungsform (siehe 2) einer Wärmebehandlungsvorrichtung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, unterscheidet sich diese Vorrichtung von der in 1 dargestellten dadurch, dass die Schnellkühlkammer 5, die ein kontrolliertes Gasgemisch enthält, gleichzeitig einen aufsteigenden und einen absteigenden Strang des Metallbandes enthält.
Diese Gestaltung erfordert die Anordnung der Schleusen 4a und 4b auf derselben Höhe, damit die Gasdrücke stromaufwärts und stromabwärts von den Schleusen gleich sind (selbe Masse der Gassäule). Die Kühleinrichtungen sind über einen oder zwei Stränge verteilt oder es sind andere oder ergänzende Beheizungs-/Kühleinrichtungen über dem zweiten Strang des Bandes angebracht.
Um den Gasdruck, der in der Schnellkühlkammer 5 an den Schleusen 4a und 4b herrscht, auszugleichen, wurde der Vorrichtung ein Druckausgleichsmantel 8 hinzugefügt.
Auf ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform der Wärmebehandlungsvorrichtung schließt ein Druckausgleichsmantel 6 die Schnellkühlkammer 5 ein, wobei er um diese eine Hülle bildet, und ist gleichzeitig mit den Kammern 2 und 7 verbunden. Dieser Druckausgleichsmantel 6 erlaubt daher, die Gasgemische miteinander in Verbindung zu bringen, die in diesen Kammern herrschen, und nimmt am Druckausgleich teil.
2 ist zu entnehmen, dass die Zone mit hohem Wasserstoffgehalt sich "am Boden des Sacks" befindet, und dass die zwei Seiten der Schleusen 4a und 4b durch die Druckausgleichsmäntel 6 und 8 sich auf demselben Druck befinden. Durch diese Anordnung werden die Gasströme zwischen der Zone 5 und den angrenzenden Zonen 2 und 7 der Vorrichtung, damit die Ursachen für eine Gasströmung zwischen diesen Zonen und somit der Durchsatz für die erforderlichen Ergänzungen, insbesondere an Wasserstoff, um dieses Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, begrenzt.
Die Verbesserung der Qualität der Trennung der Atmosphären von Kammer 5 und den angrenzenden Kammern 2 und 7 erlaubt die Verwendung von höheren Wasserstoffgehalten in der Kammer 5 und somit das Erhalten von Wärmeaustauschkoeffizienten und Abkühlungsgradienten, die sehr viel größer als diejenigen sind, die im Stand der Technik erhalten worden sind.
Ein Teil 9, der sich im Wesentlichen in der Mitte der Vorrichtung und in dem Bereich über dem Druckausgleichsmantel 8 befindet, ist insbesondere für die Anbringung von Blaseinrichtungen auf das Band (beispielsweise Rohre, Regelungsventile) reserviert. Wenn es die Konstruktion erlaubt, kann dieser Teil weggelassen werden, wobei dann die Kammer 5 wie in 3 dargestellt ausgeführt werden kann.
In einer dritten Ausführungsform (siehe 4) einer Wärmebehandlungsvorrichtung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, umfasst diese Vorrichtung einen vertikalen Ofen zur kontinuierlichen Behandlung eines Metallbandes 1, das von einer stromaufwärtigen Kammer 2 zu einer stromabwärtigen Kammer 7 über Führungsrollen 3 durchläuft.
Eine Schnellkühlkammer ist mit 5 nummeriert, sie ist mit (nicht in der Figur gezeigten) Einrichtungen zur Abkühlung durch Blasen eines Gases auf das Band gemäß dem Stand der Technik ausgerüstet.
Die Schnellkühlkammer 5 ist von der stromaufwärtigen Kammer 2 und der stromauwärtigen Kammer 7 durch Dichtungseinrichtungen 4a und 4b wie Schleusen, Schleusenklappen, Schleusen aus Rollen oder Gasschichten oder andere entsprechend bekannten Technologien getrennt.
Wie 4 zu entnehmen, sind die Abdichtungsschleusen 4a und 4b horizontal stromaufwärts bzw. stromabwärts von der Schnellkühlkammer 5 angeordnet und erlauben es, in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung einen Druckausgleichsmantel 6 zu begrenzen, der die aneinander angrenzenden Kammern 2 und 7 miteinander in Verbindung bringt und deshalb, wie bei den vorhergehenden Aus führungsformen, am Ausgleich der in diesen Kammern herrschenden Gasdrücke teilnimmt.
Ebenso wird die Verbindung zwischen den Schleusen 4a und 4b und dem unteren Teil der Kammer 5 mittels eines Druckausgleichsmantels 8 realisiert.
Wie in der zweiten Ausführungsform und wenn die Konstruktion der Elemente zum Blasen auf das Band es erlaubt, können der aufsteigende und der absteigende Strang des Bandes, wie in 3 gezeigt, in einer einzigen Kammer vereinigt werden.
Entsprechend einer vierten Ausführungsform (siehe 5) einer Wärmebehandlungsvorrichtung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, umfasst diese Vorrichtung Mittel, die den sicheren Einschluss des Gasgemischs in der Schnellkühlkammer mit hohem Wasserstoffgehalt ermöglichen. Dazu umfasst diese Vorrichtung drei Druckausgleichsmäntel zwischen den einzelnen Punkten der Kammern der Behandlungslinie.
Die Kammer 5 mit hohem Wasserstoffgehalt ist mit einem ersten Druckausgleichsmantel 8 ausgerüstet, um denselben Druck an den Abdichtungsschleusen 4a und 4b aufrechtzuerhalten. Ein zweiter Druckausgleichsmantel 10 erlaubt es, die Drücke der Schleusen auf ein und derselben Höhe zu halten.
Schließlich erlaubt ein dritter Druckausgleichsmantel 6, die Drücke in der stromaufwärtigen 2 und der stromabwärtigen Kammer 7 auf derselben Höhe zu halten, und erlaubt das freie Strömen der Gasdurchflüsse zwischen dieser stromaufwärtigen und dieser stromabwärtigen Zone, ohne dabei das Druckregime der Schleusen und der Kammer 5 mit hohem Wasserstoffgehalt zu stören.
Die Drücke und Gehalte, insbesondere an Wasserstoff, in den einzelnen Kammern werden kontinuierlich gemessen, und es werden in diesen einzelnen Kammern geeignete Ergänzungen für das Gasgemisch vorgenommen, um die Drücke und Was serstoffgehalte konstant zu halten. Es können Punkte für eine Entnahme von Gasgemisch in jeder der Zonen oder in den Druckausgleichsmänteln eingerichtet werden, um die Entnahme eines überflüssigen Durchflusses zwischen zwei Zonen, der das Gasgemisch darin stören könnte, zu ermöglichen.
Der aus dem Gasgemisch der Kammer mit hohem Wasserstoffgehalt entnommene Durchfluss kann außerhalb der Produktionslinie behandelt oder direkt in dieser Linie nach Einleitung von Stickstoff, um wieder ein Gasgemisch mit niedrigerem Wasserstoffgehalt herzustellen, verwendet werden. Diese Vorgehensweise erlaubt es, den gesamten Wasserstoffverbrauch der Produktionslinie stark zu begrenzen.
In einer fünften Ausführungsform (siehe 6) einer Wärmebehandlungsvorrichtung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, ist diese Vorrichtung in ihrer Konstruktion ähnlich der in 5 dargestellten (sie verfügt über drei Druckausgleichsmäntel), unterscheidet sich aber von ihr durch die Tatsache, dass sie Mittel enthält, welche es erlauben, das Gasgemisch wiederzuverwenden, das der Kammer mit hohem Wasserstoffgehalt entnommen worden ist.
Erste Rohrleitungen 11a und 11b sind an Punkte, die sich vorzugsweise in der Nähe Schleusen 4a und 4b befinden, zur Entnahme von Gasgemisch mit hohem Wasserstoffgehalt angeschlossen. Entnahmeeinrichtungen, beispielsweise Gebläse 12a und 12b, befördern das Gasgemisch und leiten es durch zweite Rohrleitungen 16a und 16b entweder in eine Abgaszone 13a bzw. 13b außerhalb der Vorrichtung oder in eine Zone 14a, 14b der Verdünnung mit einem ergänzenden Gemisch eines Gases (insbesondere Stickstoff), um ein Gasgemisch zu erhalten, dessen Wasserstoffgehalt auf den Wert gesenkt ist, der dem Wasserstoffgehalt in der stromaufwärtigen Zone 2 und der stromabwärtigen Zone 7 entspricht, in welchen diese Einleitungspunkte für das verdünnte Gas an 15a und 15b realisiert sind.
Es ist ersichtlich, dass diese Gaswiederverwendungsmittel derart angepasst sein können, dass sie den Durchfluss des Gasgemischs mit hohem Wasserstoffgehalt an verschiedenen Punkten der Kammer 5 oder der Schleusen 4a und 4b sammeln, um den Gasaustausch zwischen der Kammer 5 und den angrenzenden Kammern 2, 7 zu begrenzen.
Diese Wiederverwendungsmittel erlauben es auch, Durchflüsse aus dem Gasgemisch mit hohem Wasserstoffgehalt zurückzugewinnen, um sie bis auf den Wert zu verdünnen, der dem Gasgemisch in der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Zone entspricht.
Diese zurückgewonnenen Durchflüsse können an verschiedenen Punkten der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Zone der Vorrichtung eingeleitet werden, um deren Drücke konstant zu halten und die ergänzenden Durchflüsse an Gasgemisch, die in die Vorrichtung einzuleiten sind, zu begrenzen und so an der sicheren Gestaltung dieser Vorrichtung teilnehmen, wobei der gesamte Wasserstoffverbrauch der Produktionslinie gesenkt wird.
Diese Wiederverwendungsmittel erlauben einerseits, die Trennung der Gasgemische der Kammer 5 mit hohem Wasserstoffgehalt und der benachbarten Kammern sicherzustellen, und andererseits die entnommenen Durchflüsse zurückzugewinnen.
Die Schnellkühlkammer 5 kann so auf einem konstanten Druck gehalten werden, die Übergangsphasen des Betriebs der Produktionslinie eingeschlossen. Die Rückleitung der entnommenen Durchflüsse erlaubt es, einerseits die ergänzenden Durchflüsse, die von der Produktionszentrale der Produktionslinie bereitzustellen sind, und andererseits die Produktionskosten dieses Gasgemischs bei Betrieb dieser Produktionslinie zu begrenzen.
Diese Wiederverwendungsmittel erlauben es weiterhin, die in die Produktionslinie eingebaute Mischzentrale für das Gasgemisch wegzulassen und sie durch die Einleitung von Wasserstoff in die Schnellkühlzone 5 und durch Entnahmemittel 12a, 12b und Mischungsmittel 14a, 14b zu ersetzen, welche die

– Rückgewinnung der an den verschiedenen Punkten der Zonen entnommenen Durchflüsse und
– deren Verdünnung auf einen niedrigen Wasserstoffgehalt für die Rückleitung in die anderen Zonen der Vorrichtung

Die Trennung des Gasgemischs der Schnellkühlzone 5 wird dann sichergestellt, ohne dass die in ihren verschiedenen Zonen entnommen Gasdurchflüsse verlorengehen, wodurch die Betriebskosten der Vorrichtung begrenzt werden.
Entsprechend einer sechsten Ausführungsform (siehe 7) einer Wärmebehandlungsvorrichtung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, ist diese Vorrichtung im Großen und Ganzen ähnlich den vorhergehenden, wobei sie sich durch die Tatsache unterscheidet, dass sie nur eine Druckausgleichskammer 17 enthält.
Die Schleusen 4a und 4b und ihr Druckausgleichsmantel 6 sind erweitert worden, bis sie diese Druckausgleichskammer 17 bilden, die einerseits von der Kammer 5 mit hohem Wasserstoffgehalt durch die Schleusen 19a und 19b und andererseits von der stromaufwärtigen Kammer 2 durch die Schleuse 18a und von der stromabwärtigen Kammer 7 durch die Schleuse 18b getrennt ist. Ein Druckausgleichsmantel 6 verbindet diese stromaufwärtige und stromabwärtige Kammer. Ein Mittel für Entnahme, Verdünnung und Rückleitung des Gasgemischs wie für die fünfte Ausführungsform beschrieben, ist schematisch in 12, 13, 14, 15 und 16 dargestellt.
Das Volumen der Kammer 17 erlaubt es, die Druckschwankungen zwischen der Kammer 5 und der stromaufwärtigen Kammer 2 und der stromabwärtigen Kammer 7 zu dämpfen und diese Druckschwankungen durch Einleiten eines Gasgemischs oder durch das Entnahmemittel auszugleichen.
Entsprechend einer siebenten Ausführungsform (siehe 8) einer Wärmebehandlungsvorrichtung erlaubt diese die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem Fall, in welchem sich die Kammer mit einem Gasgemisch mit hoher Wasserstoffkonzentration am Ende der Produktionslinie befindet und es keine weitere Kammer stromabwärts gibt. Diese Vorrichtung ist im Großen und Ganzen ähnlich der sechsten Lösung (siehe 7) und unterscheidet sich davon durch die Tatsache, dass die stromabwärtige Kammer weggelassen worden ist und der Ausgangs 21 des Bandes sich in dem Behälter 2 befindet, um von der Zone mit hohem Wasserstoffgehalt entfernt zu sein.
Die zuvor beschriebene Erfindung bietet mehrere Vorteile:

– die Trennung einer Kammer mit hohem Wasserstoffgehalt von den angrenzenden Kammern erlaubt es, die Gasgemischströme oder -verunreinigungen zwischen den einzelnen Kammern durch die Anordnung von Druckausgleichsmänteln zu begrenzen,
– die Rückgewinnung der Durchflüsse, die an verschiedenen Punkten der Vorrich tung während Veränderungen des Regimes der Produktionslinie oder während Produktionsstörungen entnommen worden sind, erlaubt die Rückleitung dieser Durchflüsse in die Produktionslinie, wodurch der Verbrauch an den verschiede nen Gasgemischarten in der Vorrichtung begrenzt wird,
– die Möglichkeit, aufgrund der besseren Kontrolle der Trennung der Kammer mit hohem Wasserstoffgehalt H₂-Anteile von über 50 % und vorzugsweise 75 % zu verwenden, erlaubt so, die Wärmeaustauschkoeffizienten zu verbessern und Ab kühlungsgradienten zu erhalten, die von den aus dem Stand der Technik bekann ten Vorrichtungen bisher noch nicht erreicht worden sind,
– die Senkung der Behandlungskosten des Bandes, die durch die Verringerung des Wasserstoffsverbrauchs der Produktionslinie erreicht wird,
– der Ausgleich der verschiedenen Drücke in den Kammern bei Produktionsstörungen führt zu einer Verringerung der Verunreinigungen der Gasgemische in den verschiedenen Kammern der Produktionslinie,
– die bessere Qualität des behandelten Erzeugnisses durch die Beibehaltung der Wärmeaustauschkoeffizienten Gas/Band in den verschiedenen Kammern, die aus der Beibehaltung der Wasserstoffgehalte in den verschiedenen Zonen der Produktionslinie herrührt, und
– der Wegfall der Mischzentrale für das Gasgemisch, welche durch Mischeinheiten ersetzt wird, die sich in der Vorrichtung befinden, führt zur Rückleitung der Durchflüsse mit hohem Wasserstoffgehalt, die aus den Abdichtungseinrichtun gen der Zone 5 entnommen worden sind, und zu deren Verdünnung vor dem Wiedereinleiten in die verschiedenen Zonen der Vorrichtung.

Claims

Verfahren zur sicheren Gestaltung eines mit einem Gasgemisch arbeitenden Wärmebehandlungsbehälters, der eine Kammer (5) für die schnelle Abkühlung eines Metallbandes (1) umfasst, das mittels einer Vielzahl von Führungsrollen (3) von einer stromaufwärtigen Kammer (2) zu einer stromabwärtigen Kammer (7) durchläuft, wobei dieses Band (1) mittels mindestens eines Druckausgleichsmantels (6, 8, 10) und einer Vielzahl von zwischen den einzelnen Kammern angeordneten Schleusen (4a, 4b, 18a, 18b) in der Schnellkühlkammer (5) eingeschlossen wird, die Drücke zwischen Eingang und Ausgang der Schnellkühlkammer ausgeglichen werden und die Drücke der Gasgemische zwischen der stromaufwärtigen Kammer und der stromabwärtigen Kammer mittels mindestens eines Druckausgleichsmantels (6) ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchflüsse durch die Schleusen (4a, 4b, 18a, 18b) von Wiederverwendungsmitteln (12, 12a, 12b) geregelt werden, die das der Schnellkühlkammer entnommene Gasgemisch in eine Abgaszone (13, 13a, 13b) und/oder in eine Verdünnungszone (14, 14a, 14b) bringen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch, das aus der Schnellkühlkammer (5) an Entnahmestellen, die sich in der Nähe der Schleusen (4a, 4b, 18a, 18b) befinden, entnommen worden ist, über Rohrleitungen (11, 11a, 11b, 16, 16a, 16b), die das entnommene Gasgemisch in eine Abgaszone (13, 13a, 13b) außerhalb der Vorrichtung bringen, wiederverwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch, das aus der Schnellkühlkammer (5) an Entnahmestellen, die sich in der Nähe der Schleusen (4a, 4b, 18a, 18b) befinden, entnommen worden ist, über Rohrleitungen (11, 11a, 11b, 16, 16a, 16b) zurückgeleitet wird, die das entnommene Gasgemisch in eine Zone (14, 14a, 14b) der Verdünnung mit einer Gaszu mischung bringen, um ein Gasgemisch zu erhalten, dessen Gehalt an insbesondere Wasserstoff auf einen Wert gesenkt ist, der dem Wasserstoffgehalt in der stromaufwärtigen (2) und der stromabwärtigen Kammer (7) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflüsse eingeleitet werden, die an verschiedenen Stellen der stromaufwärtigen (2) oder der stromabwärtigen Kammer (7) der Vorrichtung zurückgewonnen worden sind, um ihre Drücke konstantzuhalten und die Durchflüsse der in die Vorrichtung einzuleitenden Gaszumischung zu begrenzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss des Gasgemischs mit hohem Wasserstoffgehalt an verschiedenen Stellen der Kammer (5) oder der Schleusen (4a, 4b, 18a, 18b) gesammelt wird, um den Austausch der Gasgemische zwischen der Kammer (5) und den angrenzenden Kammern (2, 7) zu begrenzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Drücke und Wasserstoffgehalte der Kammern (2, 5, 6, 7 und 17) geregelt werden, und dass die Gaszumischungen derart eingestellt werden, dass diese Drücke und Zusammensetzungen der verschiedenen Gasgemische dieser Kammern auf den erforderlichen Werten gehalten werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druckausgleichsmantel (6) zwischen Eingang und Ausgang der Schnellkühlkammer (5) und Wiederverwendungsmittel (12, 12a, 12b) umfasst, die das der Schnellkühlkammer entnommene Gasgemisch in eine Abgas- und/oder eine Verdünnungszone bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen der Schleuse (4a), die sich am Eingang der Schnellkühlkammer (5) befindet, und der Schleuse (4b), die sich am Ausgang dieser Kammer (5) befindet, einen Druckausgleichsmantel (8) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen den Schleusen (4a, 4b) einen Druckausgleichsmantel (10) enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sensoren zur Regelung der Drücke und Wasserstoffgehalte der Kammern (2, 5, 6, 7 und 17) und eine Regeleinrichtung für die Einstellung der Gaszumischungen derart enthält, dass diese Drücke und die Zusammensetzungen der verschiedenen Gasgemische der einzelnen Kammern auf den erforderlichen Werten gehalten werden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleusen (4a, 4b) und ihr Druckausgleichsmantel (6) vergrößert worden sind, bis sie eine Ausgleichskammer (17) bilden.