FI68426B

FI68426B - PROCEDURE FOR THE CONSTRUCTION OF SEPARATION OF A GAS UR LUFT I VAERMEBEHANDLINGSANLAEGGNINGAR

Info

Publication number: FI68426B
Application number: FI812863A
Authority: FI
Inventors: Robert Wang
Original assignee: Stein Heurtey
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1985-05-31
Also published as: FI812863L; FI68426C

Description

1 684261 68426

Menetelmä ja laite kaasun erottamiseksi ilmasta lämpökä-sittelylaitoksissaMethod and apparatus for separating gas from air in heat treatment plants

Nyt esiteltävä keksintö koskee menetelmää ja laitet-5 ta kaasun erottamiseksi ilmasta lämpökäsittelylaitoksissa, nimenomaan metallin käyttöön perustuvaa uppopäällystysmene-telmää soveltavissa laitoksissa. On tunnettu asia, että metalli, jota käytetään päällystämiseen, lämmitetään useissa ao. lämpökäsittelylaitoksisa ennen uppometalloinnin 10 suorittamista lämpötilaan, joka ylittää huomattavasti sen sulamislämpötilan.The present invention relates to a method and apparatus for separating gas from air in heat treatment plants, in particular in plants using a metal-based immersion coating process. It is known that the metal used for the coating is heated in several of the heat treatment plants in question before the immersion metallization 10 is carried out to a temperature which significantly exceeds its melting temperature.

Tämän lämpökäsittelyn jälkeen tapahtuu metallin tuntuvaa haihtumista metalliin liittyvien höyryjen hajaantuessa ao. käsittelylaitoksen eri osiin ja laskeutuessa 15 lauhteena kylmimpiin osiin. Tällaiset metallilaskeutumat voivat aiheuttaa häiriöitä, kun niitä esiintyy sellaisissa piireissä tai johdoissa, joissa kiertää tietty ilmasta tuleva kaasu, joka saa metallihiukkaset tällä tavalla leijok-seksi. Metallihiukkaset voivat nimittäin tämän jälkeen 20 päästä kosketukseen metalloitavan materiaalin kanssa, mikä voi olla esim. nauha ja estää tehokkaan metallointiproses-sin suorittamisen. Nämä vaikeudet esiintyvät etenkin nau-hanhehkutuslinjoissa ennen sinkillä tai sinkkialumiini-seoksella tai muulla vastaavalla aineella suoritettavaa 25 päällystämistä.After this heat treatment, considerable evaporation of the metal takes place as the metal-associated vapors disperse to the various parts of the treatment plant in question and settle as condensate to the coldest parts. Such metal deposits can cause interference when they occur in circuits or conduits in which a certain gas from the air circulates, causing the metal particles to float in this way. Namely, the metal particles can then come into contact with the material to be metallized, which can be, for example, a strip and prevent an efficient metallization process from being carried out. These difficulties occur especially in strip annealing lines prior to coating with zinc or zinc-aluminum alloy or the like.

Keksintö koskee menetelmää, joka estää täydellisesti päällystysmetallia sisältävien höyryjen siirtymisen laitoksen niihin osiin, joissa lämpökäsittely tapahtuu.The invention relates to a method which completely prevents the transfer of vapors containing the coating metal to those parts of the plant where the heat treatment takes place.

Tätä varten keksinnön mukaan on kehitetty menetelmä 30 kaasun erottamiseksi ilmasta lämpökäsittelylaitoksissa, nimenomaan metallin käyttöön liittyvään uppopäällystysmene-telmään perustuvissa laitoksissa. Menetelmälle on tunnusomaista, että kaasun erottaminen tapahtuu metallipäällys-tyshauteen pinnan välittömässä läheisyydessä ja lämpökä-35 sittelyuunissa ruiskuttamalla tietty määrä kaasua lämpö-käsittelyuuniin ja metallointihauteen yhdistävään tilaan. Ruiskuttaminen tapahtuu tällöin niin, että osa kaasusta 2 68426 suuntautuu lämpökäsittelyuuniin ja osa menee taas hauteen lähellä olevan vyöhykkeen yli sekä "imee" itseensä päällys tysmetallihöyryt, johdetaan pois ja käsitellään sen jälkeen.To this end, according to the invention, a method 30 has been developed for separating gas from air in heat treatment plants, in particular plants based on the immersion coating process involving the use of metal. The method is characterized in that the gas separation takes place in the immediate vicinity of the surface of the metal coating bath and in the heat treatment furnace by injecting a certain amount of gas into the space connecting the heat treatment furnace and the metallization bath. The injection then takes place so that part of the gas 2 68426 is directed to the heat treatment furnace and part of it again passes over the zone near the bath and "absorbs" the coating metal vapors, is discharged and then treated.

5 Tämän menetelmän erään toisen ominaispiirteen mukaan johdetaan pois se osaa kaasua, joka on imenyt itseensä me-tallihöyryt ja käsitellään, niin että metallihöyryt saadaan tiivistymään. Tämän jälkeen tapahtuu hauteesta haihtuneen metallin talteenotto, jolloin tässä kaasuvirtauksessa ole-10 va kaasu poltetaan sen tullessa ulos käsittelytilasta.According to another feature of this method, the part of the gas which has absorbed the metal vapors is discharged and treated so as to cause the metal vapors to condense. This is followed by the recovery of the metal evaporated from the bath, whereby the gas in this gas stream is burned as it exits the treatment space.

Keksintö koskee lisäksi em. menetelmän soveltamiseen käytettävää laitetta. Siinä on tila, jonka läpi käsiteltävä materiaali menee ennen sen varustamista metalli-päällysteellä. Ko. tila on lämpökäsittelytilan ja metalli-15 hauteen välissä. Lisäksi laitteeseen kuuluu laitteet kaasun ruiskuttamiseksi em. tilan sisäpuolelle, lisäksi laitteet kaasuvirtauksen jakamiseksi kahteen osaan po. tilassa siten, että virtauksen jakautuminen kahteen osaan käsittely-uunin ja metallointihauteen suuntaan vastaa ao. käsittely-20 ja metallointimenetelmään liittyviä vaatimuksia. Edelleen keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu laitteet päällys-tysmetallihöyryjä sisältävien kaasujen poistoa ja sen jälkeen tapahtuvaa käsittelyä varten.The invention further relates to a device used for applying the above method. It has a space through which the material to be treated passes before it is provided with a metal coating. Ko. the space is between the heat treatment space and the metal-15 bath. In addition, the device comprises devices for injecting gas inside the above-mentioned space, in addition devices for dividing the gas flow into two parts po. in such a way that the distribution of the flow in two parts in the direction of the treatment furnace and the metallization bath meets the requirements of the treatment-20 and the metallization process in question. The device according to the invention further comprises devices for the removal of gases containing coating metal vapors and their subsequent treatment.

Keksinnön mukaan kaasuvirtauksen jakamiseen liitty-25 vät laitteet käsittävät järjestelmän, jossa on em. tilaan sijoitetut kaksoisseulat, niin että kaasun ruiskuttaminen tapahtuu näiden välissä. Seulojen läpimenoleikkaukset säädetään niin, että kaasuvirtaus saadaan jakautumaan kahteen osaan.According to the invention, the devices for dividing the gas flow comprise a system with double screens placed in the above-mentioned space, so that the injection of gas takes place between them. The through-cuts of the screens are adjusted so that the gas flow is divided into two parts.

30 Keksinnön erään toisen rakennepiirteen mukaan pääl lys tysmetallihöyryjä sisältävien kaasujen poisto- ja käsittelylaitteet käsittävät huonosti lämpöä johtavan pois-toputken ja kaksi tai useampia lämmönvaihtimia nesteen jäähdyttämiseksi metallihöyryjen tiivistämistä varten, jol-35 loin lämmönvaihtimet on kytketty rinnan. Lisäksi em. laitteisiin kuuluu kaasunpoistoputki, joka on varustettu pai- 3 68426 neensäätöventtiilillä sekä järjestelmä kaasun polttamiseksi. Polttojärjestelmänä voidaan tällöin käyttää esim. soihtua .According to another aspect of the invention, the apparatus for removing and treating gases containing coating metal vapors comprises a poorly conductive exhaust pipe and two or more heat exchangers for cooling the liquid for condensing the metal vapors, the heat exchangers being connected in parallel. In addition, the above devices include a degassing pipe equipped with a pressure control valve and a system for burning gas. A torch, for example, can then be used as the combustion system.

Keksinnön erään muun rakenteen mukaan kaasun määrä 5 säädetään poistoputkessa olevalla palaneen kaasun paineen-säätöventtiilillä. Säätö tapahtuu tällöin niin, että hauteen koko pinnassa on ylipaine.According to another structure of the invention, the amount of gas 5 is controlled by a combustion gas pressure control valve in the exhaust pipe. The adjustment then takes place so that there is an overpressure on the entire surface of the bath.

Muita keksintöön liittyviä piirteitä ja etuja käy selville seuraavasta selostuksesta, jonka yhteydessä vii-10 tataan oheiseen piirustukseen. Piirustuksen kuvio esittää kaaviona keksinnön mukaista laitetta, joka on sijoitettu metallihauteeseen perustuvan uppopäällystyslaitteen edessä olevaan polttolaitteeseen. Metallihaude on nestemäistä sinkkiä tai sinkkialumiiniseosta tai jotain muuta seosta.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. The figure of the drawing shows diagrammatically a device according to the invention placed in a combustion device in front of a submerged coating device based on a metal bath. A metal bath is liquid zinc or a zinc-aluminum alloy or some other alloy.

15 Kuten jo mainittiin, kaasujen jakaminen tapahtuu sulan metallihauteen 14 pinnan välittömässä läheisyydessä ja lämpökäsittelyuunissa 14. Jakaminen tapahtuu ruiskuttamalla (kohta 18) tietty kaasumäärä tilaan 10, joka sijaitsee metalloitavassa materiaaliradassa (tässä rakenne-esi-20 merkissä nauha 16) uunin 12 ja metallihauteen 14 välissä.As already mentioned, the distribution of gases takes place in the immediate vicinity of the surface of the molten metal bath 14 and in the heat treatment furnace 14. The distribution takes place by injecting (item 18) a certain amount of gas into the space 10 in the metallizable material path (strip 16 in this example). between.

Keksinnön mukaan kohtaan 18 ruiskutettu kaasu on esilämmitetty, jolloin se ei jäähdytä nauhaa. Kaasun esi-lämmittäminen tapahtuu ao. käsittely- ja metallointimene-telmän vaatimusten mukaisesti.According to the invention, the gas injected at point 18 is preheated, so that it does not cool the strip. The gas is preheated in accordance with the requirements of the respective treatment and metallization method.

25 Tämän rakenne-esimerkin mukaan kaasuvirtauksen jako- laite käsittää kaksoisseulan 20-22, joiden yksiköiden väliin kaasu ruiskutetaan kohtaan 18. Seulojen 20-22 läpi-menokohdat säädetään niin, että kaasu jakautuu kahteen erilliseen virtaukseen, jolloin toinen niistä (nuoli f^) 30 suuntautuu haudetta kohti ja toinen (nuoli f2> lämpökä-sittelyuuniin 12. Kaasu jakautuu laitteen kummallekin puolelle siten, että jakautuminen vastaa ao. käsittelyjä metallointimenetelmän yleisiä vaatimuksia.According to this construction example, the gas flow distributor comprises a double screen 20-22, between the units of which the gas is injected at 18. The passages of the screens 20-22 are adjusted so that the gas is divided into two separate flows, one of which (arrow f ^) is directed towards the bath and the other (arrow f2> to the heat treatment furnace 12. The gas is distributed on both sides of the device so that the distribution corresponds to the general requirements of the metallization process in question.

Kumpikin sulku voi olla varustettu läpillä tai te-35 loilla tai läpillä ja teloilla, kuten kuviossa esitetään. Suluissa voi lisäksi olla laitteet, joilla ne voidaan avata nopeasti virheellisen nauhan tai materiaalin syöttä- 4 68426 misen ollessa kyseessä. Sitä paitsi voidaan järjestää sulkulaitteet kaasun määrän pienentämiseksi seisokkien aikana .Each barrier may be provided with flaps or rollers or flaps and rollers, as shown in the figure. The brackets may also include devices that allow them to be opened quickly in the event of an incorrect tape or material being fed. In addition, shut-off devices can be provided to reduce the amount of gas during downtimes.

Keksinnön mukainen laite käsittää lisäksi yksikön 5 päällystysmetallihöyryä sisältävän ilman poistamiseksi ja käsittelemiseksi. Yksikkö sijaitsee syöttöputkessa 42 me-tallihauteen päällä.The device according to the invention further comprises a unit 5 for removing and treating air containing coating metal vapor. The unit is located in the feed pipe on top of the 42 metal bath.

Po. laite 24 käsittää lämpöä huonosti johtavan poistoputken 26, joka on yhdistetty syöttöputkeen 42, kak-10 si läimnönvaihdinta 28-30, jotka ovat esim. vesijäähdytteisiä ja tarkoitettu tiivistämään metallihöyryt. Lämmönvaih-timet on kytketty rinnan ja poistoputki 32 on varustettu paineensäätöventtiilillä 34. Laitteeseen kuuluu lisäksi kaasunpolttojärjestelmä, joka käsittää esim. soihdin 15 (polttimen) 36.Po. the device 24 comprises a low heat conductivity outlet pipe 26 connected to the supply pipe 42, two heat exchangers 28-30, which are e.g. water-cooled and intended to condense metal vapors. The heat exchangers are connected in parallel and the outlet pipe 32 is provided with a pressure control valve 34. The device further comprises a gas combustion system comprising e.g. a torch 15 (burner) 36.

Jotta päällystysmetallihöyryjen tiivistämiseen käytettävät lämmönvaihtimen putket pystytään irrottamaan ja puhdistamaan, molemmat lämmönvaihtimet 28-30 on varustettu vastaavasti sulkuventtiilillä 40 tai 40' myötävirtaan ja 20 sulkuventtiilillä 38 tai 38* vastavirtaan. Puhdistusta suoritettaessa toinen lämmönvaihdin on normaalikäytössä.In order to be able to remove and clean the heat exchanger tubes used to seal the coating metal vapors, both heat exchangers 28-30 are provided with a shut-off valve 40 or 40 'downstream and a shut-off valve 38 or 38 * upstream, respectively. When cleaning, the second heat exchanger is in normal use.

Säätöventtiili 34, joka on sijoitettu kaasunpoisto-putkeen 32, mahdollistaa tietyn ylipaineen metallihauteen pinnan päällä, jolloin ympäröivää ilmaa ei pääse laittee-25 seen aiheuttamaan räjähdysvaaraa.A control valve 34 located in the degassing pipe 32 allows a certain overpressure on the surface of the metal bath, so that the ambient air cannot enter the device 25, causing an explosion hazard.

Seuraavassa esitetään vain esimerkkinä (ei rajoita keksintöä) tavanomaiset parametrit keksinnön mukaisen laitteen käyttöä varten:The following is an example (not limiting of the invention) of conventional parameters for using the device according to the invention by way of example only:

Kaasuvirtaus 30 Tyyppi: N2, seos N2 + H2 kaikissa sekoitussuhteissa, sisältää 0-75 % vetyä.Gas flow 30 Type: N2, mixture N2 + H2 in all mixing ratios, contains 0-75% hydrogen.

Lämpötila: 20-450°C.Temperature: 20-450 ° C.

Paine: jakolaitteessa: 60 mPa - 4,4 KPa.Pressure: in the distributor: 60 mPa - 4.4 KPa.

3 Määrä: 30-200 Nm /h kummassakin sulussa 20-22.3 Amount: 30-200 Nm / h in each bracket 20-22.

35 Metallointihaude35 Metallization bath

Tyyppi: sinkki, seos Zn + Ai kaikissa halutuissa suhteissa .Type: zinc, alloy Zn + Ai in all desired proportions.

Lämpötila: 450-650°C.Temperature: 450-650 ° C.

5 684265 68426

On luonnollista, ettei po. keksintö ole rajoitettu vain edellä selostettuun ja kuviossa havainnollistettuun rakenne-esimerkkiin, vaan se käsittää kaikki muunnelmat. Samalla tavalla em. esimerkiksi valittu yksinkertainen 5 käyttösovellutus on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksintöä.It is natural not to po. the invention is not limited to the structural example described above and illustrated in the figure, but includes all variations. In the same way, the above-mentioned simple use application, for example, is intended only to illustrate the invention.

Claims

A method of separating the gases in heat treating devices in atmospheres, especially in metallic dip coating devices, characterized in that the separation of the gases is carried out in the immediate vicinity of the surface of the coating metal bath (14). and the heat treating furnace (12) by injecting a gas flow into a room (10) connecting the heat treating furnace (12) to the metallization bath (14), the injection being carried out so that a portion of the gas flow is directed towards the furnace and another portion is flushing the zone in in the vicinity of the bath, occupies coating metal fins and is then stripped and treated.

2. A process according to claim 1, characterized in that the part of the gas flow which has received metal vapors is withdrawn and treated so that the metal vapors are condensed, after which the metal evaporated from the bath (14) is recovered. wherein the gas in the gas stream is burned at the outlet. 20

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas flow is heated before the injection into the room (10), so that it does not cool the strip (16).

4. A process according to claim 3, characterized in that the temperature of the gas flow is between 20 and 450 ° C.

Process according to any of claims 1-4, characterized in that the gas flow is nitrogen or a mixture of nitrogen and hydrogen.

Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a space (10) which is traversed by the material, before being provided with a metal coating, between a heat treatment furnace (12) and a metal bath (14). means (18) for injecting a gas flow into the interior of the room (10), a means for distributing said gas flow in two parts (f 2, f 2) in the direction of the heat treatment furnace (12) and the metallization bath ( 14) and means (24) for subtracting and treating the gases charged with coating metal lengths.

7. Device according to claim 6, characterized in that the means for distributing the gas flow consists of double locks (20-22) arranged in the space (10), the injection of the gas flow taking place between these two locks, whose passage sections are controlled. say, that the distribution of the gas flow is achieved.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the locks are of the type of flaps and / or rollers between which the material to be treated is drawn.

Device according to any one of claims 6-8, characterized in that the means for stripping and treating gases charged with coating metal vapors comprise a poor heat-conducting stripping line (26), two or more heat exchangers (28-30) for cooling with water. for condensation of the metal vapors, wherein these / /-heat exchangers are connected in parallel, a conduit (32) for the extraction of atmospheric gases provided with a pressure control valve (34), and a system for combustion of the gases.

10. Device according to claim 9, characterized in that each heat exchanger (28-30) is provided with a shut-off valve (40-40 ') on the downstream side and one (38-38') on the upstream side to allow disassembly and cleaning. of the tubes on which condensation has occurred.

11. Apparatus according to claim 9, characterized in that the control valve (34) has been controlled and controlled so that a certain overpressure is maintained over the bath surface.

Device according to any one of claims 9-11, characterized in that a torch 35 (36) is used for the combustion of the shielded gases.

Device according to any one of claims 6 to 12, characterized in that each of the locks