PL197421B1 - Sposób obróbki cieplnej taśm metalowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób obróbki cieplnej ta sm metalowych obejmuj acy, wewn atrz komory do obróbki cieplnej, w której panuje ci snienie wy zsze ni z ci snienie atmosferyczne, etap przemieszczania ta smy przez co najmniej jedn a stref e grzewcz a komory, etap przemiesz- czania ta smy przez co najmniej jedn a stref e ch lodzenia komory i etap ustanowienia w komorze pierwszej atmosfery gazu ochron- nego, zawieraj acej azot i pierwsz a zawarto sc tlenu i/lub helu, z wyj atkiem co najmniej jednej strefy ch lodzenia, w której nastawia si e drug a atmosfer e gazu ochronnego zawieraj ac a azot i drug a zawarto sc tlenu i/lub helu, wi eksz a ni z wymieniona pierwsza zawarto sc, oraz etap co najmniej jednego wprowadzenia azotu do komory, co najmniej w jej strefie grzewczej, znamienny tym, ze dokonuje si e co najmniej jednego wtrysku gazu ochronnego zawieraj acego trzeci a zawarto sc tlenu i/lub helu wi eksz a ni z wspomniana druga zawarto sc, do co najmniej jednej strefy ch lo- dzenia (3) posiadaj acej wspomnian a drug a atmosfer e, ze sposób prowadzi si e z wymian a gazow a pomi edzy co najmniej jedn a stref a komory (1) posiadaj ac a pierwsz a atmosfer e gazu ochronne- go i co najmniej jedn a stref a ch lodzenia (3) posiadaj ac a drug a atmosfer e, ze dokonuje si e w ka zdej strefie pomiarów nat ezenia przep lywu nap lywaj acego gazu, ci snienia i poziomu tlenu i/lub helu, i na podstawie tych pomiarów kontroluje si e nat ezenie prze- p lywu co najmniej jednego wprowadzenia i co najmniej jednego wtrysku zgodnie z ci snieniem wymaganym w strefach komory (1), i zawarto sciami tlenu i/lub helu, które maj a by c osi agni ete we wspomnianej pierwszej i drugiej atmosferze gazu ochronnego. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej taśm metalowych.

Piece do obróbki taśm lub arkuszy poruszających się ciągle były już znane od dawna. Są używane na przykład do ciągłego wyżarzania lub ciągłego cynkowania taśm stalowych, a także inne typy instalacji, gdzie taśmy są obrabiane w atmosferze ochronnej.

Te piece mogą zawierać jedną lub więcej stref grzewczych, korzystnie ze strefą utrzymywania, temperatury, a także jedną lub więcej strefą chłodzenia, możliwie rozdzielonych przez strefę przestarzenia lub wyrównywania.

Znany jest sposób ochrony poruszającego się arkusza przed utlenianiem za pomocą gazu atmosferycznego, którym może być azot lub mieszanka azotu i małej ilości tlenu i/lub helu. Jednocześnie ten gaz atmosferyczny utrzymuje w komorze pieca ciśnienie nieco wyższe niż ciśnienie atmosferyczne.

Biorąc pod uwagę dobre przenoszenie ciepła pomiędzy taśmą o wysokiej temperaturze i gazowym tlenem albo gazowym helem, przedsięwzięto już kroki dla dopasowania, w strefie szybkiego chłodzenia lub hartowania, ochronnej atmosfery gazowej zawierającej mieszankę azotu i tlenu i/lub helu ze znacznie większą zawartością tlenu i/lub helu w porównaniu do tej, dominującej w atmosferze w pozostałej części komory (zobacz np. JP-55-1969, FR-A-2375334, EP-B-0 795 616 i EP-B-0 815 268).

Te instalacje wymagają możliwie jak najbardziej szczelnego podziału na części pomiędzy strefą chłodzenia i resztą komory, co pociąga za sobą zastosowanie złożonych i drogich urządzeń uszczelniających na wejściu i wyjściu z tej strefy. Te urządzenia na ogół zawierają uszczelki, pomiędzy którymi taśma musi przejść, z ryzykiem uszkodzenia taśmy i śluzy tam, gdzie jest wtryskiwany gaz obojętny. Co więcej, wszystkie te instalacje muszą koniecznie zawierać jeden lub więcej mieszalników, w których, z jednej strony, tlen i/lub hel a z drugiej strony azot są mieszane w różnych wymaganych proporcjach przed wprowadzeniem gazowych mieszanin do odpowiedniej strefy. Rezultatem jest dlatego tutaj także wzrost ogólnego kosztu instalacji i, nie do pominięcia, dodatkowa duża jej wielkość ze względu na obecność tych mieszalników.

Celem niniejszego wynalazku jest rozwiązanie tych problemów przez udoskonalenie sposobu obróbki cieplnej taśm metalowych w atmosferze gazu ochronnego, która pozwala na efektywne chłodzenie taśmy, jest prosta i jej koszt jest umiarkowany.

Problemy te zostały rozwiązane, zgodnie z wynalazkiem, za pomocą sposobu obróbki cieplnej taśm metalowych w atmosferze gazu ochronnego obejmującego, wewnątrz komory do obróbki cieplnej, w której panuje ciśnienie wyższe niż ciśnienie atmosferyczne, etap przemieszczania taśmy przez co najmniej jedną strefę grzewczą komory, etap przemieszczania taśmy przez co najmniej jedną strefę chłodzenia komory i etap ustanowienia w komorze pierwszej atmosfery gazu ochronnego, zawierającej azot i pierwszą zawartość tlenu i/lub helu, z wyjątkiem co najmniej jednej strefy chłodzenia, w której nastawia się drugą atmosferę gazu ochronnego zawierającą azot i drugą zawartość tlenu i/lub helu, większą niż wymieniona pierwsza zawartość, oraz etap co najmniej jednego wprowadzenia azotu do komory, co najmniej w jej strefie grzewczej, który zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że dokonuje się co najmniej jednego wtrysku gazu ochronnego zawierającego trzecią zawartość tlenu i/lub helu większą niż wspomniana druga zawartość, do co najmniej jednej strefy chłodzenia posiadającej wspomnianą drugą atmosferę, że sposób prowadzi się z wymianą gazową pomiędzy co najmniej jedną strefą komory posiadającą pierwszą atmosferę gazu ochronnego i co najmniej jedną strefą chłodzenia posiadającą drugą atmosferę, że dokonuje się w każdej strefie pomiarów natężenia przepływu napływającego gazu, ciśnienia i poziomu tlenu i/lub helu, i na podstawie tych pomiarów kontroluje się natężenie przepływu co najmniej jednego wprowadzenia i co najmniej jednego wtrysku zgodnie z ciśnieniem wymaganym w strefach komory, i zawartościami tlenu i/lub helu, które mają być osiągnięte we wspomnianej pierwszej i drugiej atmosferze gazu ochronnego.

Korzystnie, gaz ochronny zawierający trzecią zawartość tlenu i/lub helu jest gazowym tlenem, gazowym helem lub ich mieszaniną.

Korzystnie również, gaz ochronny zawierający trzecią zawartość tlenu jest gazem zawierającym tlen i azot pochodzące bezpośrednio z procesu przemysłowego, bez żadnego wstępnego etapu mieszania.

Zgodnie z wynalazkiem, gaz zawierający tlen i azot jest gazem pochodzącym z rozkładu amoniaku.

Zgodnie z inną cechą sposobu, wspomnianego co najmniej jednego wprowadzenia azotu do komory dokonuje się wyłącznie poza co najmniej jedną strefę chłodzenia posiadającą drugą atmosferę.

PL 197 421 B1

Zgodnie z jeszcze inną cechą sposobu, wspomnianego co najmniej jednego wprowadzenia azotu do komory dokonuje się jednocześnie poza co najmniej jedną strefę chłodzenia posiadającą drugą atmosferę i do tej strefy chłodzenia.

Korzystnie, zawartość tlenu i/lub helu w pierwszej atmosferze jest rzędu 3%-5% objętościowo.

Korzystnie, zawartość tlenu i/lub helu w drugiej atmosferze jest rzędu 5% do 25% objętościowo.

W sposobie według wynalazku ciśnienie w komorze wynosi od 1 do 3 mbar.

Zgodnie z kolejną cechą wynalazku, we wspomnianej co najmniej jednej strefie chłodzenia posiadającej drugą atmosferę wprowadza się gaz ochronny do obiegu recyrkulacji, schładza się go i zawraca z tego obiegu do cyrkulacji w tej co najmniej jednej strefie.

Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, całkowite natężenie przepływu gazu atmosferycznego wtryśniętego i wprowadzonego wynosi od 400 do 1000 Nm³/h i tym, że przepływ recyrkulowanego gazu jest od 1000 do 5000 razy większy niż przepływ gazu atmosferycznego wtryśniętego i wprowadzonego.

Zgodnie z jeszcze dalszą cechą wynalazku, co najmniej jedno wprowadzenie azotu i co najmniej jeden wtrysk gazu ochronnego są takie, że ciśnienie w co najmniej jednej strefie chłodzenia jest większe niż ciśnienie w komorze poza strefą chłodzenia.

Zgodny z wynalazkiem sposób ma tę zaletę, że nie wymaga żadnego systemu szczelnego podziału na części pomiędzy strefami komory, ponieważ, wręcz przeciwnie, wymiana gazowa pomiędzy strefami jest pożądana i zapewnia brak wstępnego mieszania różnych gazów przed ich wprowadzeniem do komory. Poza tym, nie ma dodatkowego zużycia tlenu i/lub helu gazowego, ponieważ całkowity poziom pozostaje poziomem zwykle używanym do tego typu instalacji. Co więcej, gazowy tlen i/lub hel jest utrzymywany w większej ilości w strefie chłodzenia, co poprawia efektywność chłodzenia i redukuje utlenianie spowodowane niepożądanym przenikaniem powietrza na uszczelkach i osłonach.

Gazowy azot, na etapie wprowadzania, to nie tylko czysty gaz, ale także gaz przemysłowy sprzedawany jako gazowy azot, który może zawierać małe ilości innych pierwiastków, zwłaszcza tlenu i helu.

Przez gazowy tlen lub gazowy hel należy rozumieć nie tylko czysty gaz, ale także gaz przemysłowy sprzedawany jako gazowy tlen lub hel, który może zawierać małe ilości innych pierwiastków. Może to być także gaz zawierający tlen i azot, który pochodzi bezpośrednio z procesów przemysłowych, ale nie jest mieszaniną tych dwóch pierwiastków. Na przykład, możliwe jest otrzymanie takiego gazu przez rozkład amoniaku NH3 na produkt, który zawiera 75% H2 i 25% N2.

Wynalazek w przykładach wykonania został objaśniony w oparciu o rysunek, którego jedyna figura przedstawia w sposób schematyczny piec do ciągłego wyżarzania cienkiej blachy w atmosferze gazu ochronnego.

Piec do ciągłego wyżarzania ruchomych arkuszy stalowych zwykle składa się, zgodnie z kierunkiem ruchu produktu, z następujących sekcji: wstępne podgrzanie, grzanie, utrzymywanie temperatury, chłodzenie przez wtrysk gazu, przestarzanie lub wyrównywanie i końcowe chłodzenie.

Jedyna figura rysunku pokazuje wyłącznie centralną część pieca - komorę 1 z sekcją utrzymywania temperatury 2, sekcją szybkiego chłodzenia 3 i sekcją przestarzania 4. Pozostałe sekcje zostały pominięte dla ułatwienia czytania rysunku. Arkusz metalu 5 przechodzi przez sekcje zgodnie z kierunkiem strzałek.

W sekcji utrzymywania temperatury 2 i sekcji przestarzania 4 dokonuje się przesuwania arkuszy metalowych pionowo, poprzez obracanie dookoła wałków powrotnych 6. W sekcji chłodzenia 3 stosowany jest system intensywnej recyrkulacji gazu atmosferycznego. Ten system obejmuje, w opisywanych przykładach, dwie następujące po sobie strefy chłodzenia, z których każda zawiera umieszczone z obydwu stron arkusza metalu dwa naczynia do natryskiwania gazu na arkusze metalu 7, 8, 9, 10, które wyposażone są w dysze lub szczeliny do wydmuchiwania gazu na arkusz metalu. System recyrkulacji obejmuje także przewód wprowadzający 11-14, wyposażony w miejscach 15-18 w wentylator i wymiennik ciepła, a także przewód rozładowania 19-22 połączony z odpowiadającym naczyniem.

Różne sekcje, sekcja utrzymywania temperatury 2 i sekcja szybkiego chłodzenia 3, a także sekcja szybkiego chłodzenia 3 i sekcja przestarzania 4 są wzajemnie połączone za pomocą tunelu łączącego 23 lub 24, korzystnie, mającego przewężenie 25 lub 26. Te tunele nie mogą być szczelne dla powietrza, muszą więc, zgodnie z wynalazkiem, umożliwiać wymianę gazową pomiędzy sekcjami. Chociaż wałki prowadzące, na przykład wałki 27, mogą być umieszczone w tych tunelach lub przewężeniach, nie mogą pod żadnym warunkiem, służyć do ich uszczelniania.

Sekcja utrzymywania temperatury 2 i sekcja przestarzania 4 są zaopatrywane w gaz atmosferyczny ze źródła 28, które, w opisywanym przykładzie, jest źródłem czystego gazowego azotu. To

PL 197 421 B1 źródło jest połączone przewodami 29, 30 i 31 do różnych sekcji za pomocą zaworów 32 i 33. Natężenie przepływu może być regulowane na źródle 28 lub na przykład za pomocą zaworów 32 i 33.

Sekcja chłodzenia 3 jest zaopatrywana w gaz atmosferyczny ze źródła 34, które, w opisywanym przykładzie, jest źródłem czystego tlenu. To źródło jest połączone przewodami 35 do 37 z naczyniami do natryskiwania gazu na arkusze metalu 7 do 10 sekcji chłodzenia 3, za pomocą zaworów 38 i 39. Natężenie przepływu może być regulowane na źródle 34 lub na przykład za pomocą zaworów 38 i 39. Przewody 35 do 37 mogą wprowadzać gaz ochronny w punktach innych niż naczynie, na przykład bezpośrednio do sekcji chłodzenia lub, korzystnie, do obiegu recyrkulacyjnego, „z prądem” względem odpowiadającego wentylatora.

Jak to zostało zaznaczone liniami przerywanymi, można także założyć zaopatrywanie gazowym azotem sekcji chłodzenia 3 ze źródła 28, na przykład za pomocą przewodu 40 i zaworu 41.

Piec działa jak następuje.

W sekcjach utrzymywania temperatury 2 i przestarzania 4 pieca czysty azot jest wtryskiwany ze źródła 28, przy czym natężenie przepływu jest uzależnione od ciśnienia, które powinno, korzystnie, panować w tych komorach. Preferuje się, aby ciśnienie to było wyższe niż ciśnienie atmosferyczne w celu maksymalnego zapobieżenia wnikaniu powietrza z zewnątrz do środka komory.

Można również zapewnić warunki dla otrzymania w tych sekcjach ciśnienia od 1 do 3 mbar, na przykład około 1,5 mbar.

Do sekcji chłodzenia 3 czysty tlen jest wtryskiwany ze źródła 34.

W każdej sekcji przewidziane jest znane wyposażenie dla mierzenia natężenia przepływu gazu wchodzącego, ciśnienia i poziomu tlenu.

Całkowite natężenia przepływu azotu i tlenu wprowadzanych do komory wynoszą najkorzystniej około 400 do 1000 Nm³/h, w zależności od wielkości komory.

System intensywnej recyrkulacji sekcji chłodzenia 3 ma natężenie przepływu w granicach 1000 do 5000 razy większe, niż całkowite natężenie przepływu gazu atmosferycznego wprowadzanego do komory pieca. Dlatego następuje natychmiastowe wymieszanie się tlenu wtryskiwanego do recyrkulowanej objętości, zakładające wysoki stosunek pomiędzy przepływem wtryśniętym i/lub wprowadzanym do komory (N2+H2) i przepływem recyrkulowanym.

Poprzez kontrolowanie natężenia przepływu wtrysku tlenu do sekcji chłodzenia jest możliwe natychmiastowe wyregulowanie wymaganej zawartości H2, na przykład rzędu 5% do 25% objętościowo, lub możliwie nawet 50% objętościowo. Można, na przykład, po wypełnieniu komory azotem wtrysnąć tlen do sekcji chłodzenia 3. Można także, jednocześnie z wprowadzeniem azotu do sekcji 2 i 4, wtrysnąć oddzielnie do sekcji chłodzenia 3 azot (przez przewód 40) i tlen (przez przewody 36 i 37) w wymaganych proporcjach, a ich wymieszanie, jak wskazano powyżej, nastąpi natychmiast dzięki systemowi recyrkulacji.

Przepływ tlenu w sekcji chłodzenia 3 lub oddzielne przepływy tlenu i azotu w tej sekcji mogą być określone i uzależnione od wymaganego ciśnienia, korzystnie wyższego niż to jest w innych strefach, na przykład równe 3 mbar, i zależne od średniego poziomu tlenu wymaganego w pozostałej części pieca.

W działaniu ilość tlenu w sekcji chłodzenia 3 może być modyfikowana poprzez różnicowanie ilości wtryskiwanego tlenu. Ilości tlenu przed i za sekcją chłodzenia 3 mogą być kontrolowane poprzez modyfikowanie ilości wprowadzanego do nich azotu powyżej i poniżej względem nich, a dzięki temu także ciśnień, które tam panują. Na przykład, jeśli ciśnienie jest większe powyżej strefy chłodzenia w porównaniu z ciśnieniem poniżej tej strefy, mieszanina azot-tlen obecna w sekcji chłodzenia 3 zdyfunduje najpewniej w strefie poniżej i zwiększy tam ilość tlenu.

Ogólnie, w sekcjach pieca innych niż sekcje chłodzenia można zapewnić ilość tlenu rzędu 3% do 5% objętościowo.

Należy zrozumieć, że niniejszy wynalazek nie jest w żadnym wypadku ograniczony do wykonań opisanych powyżej, i że można wprowadzić wiele modyfikacji bez wychodzenia poza zakres towarzyszących zastrzeżeń patentowych.

Claims (12)

1. Sposób obróbki cieplnej taśm metalowych obejmujący, wewnątrz komory do obróbki cieplnej, w której panuje ciśnienie wyższe niż ciśnienie atmosferyczne, etap przemieszczania taśmy przez co najmniej jedną strefę grzewczą komory, etap przemieszczania taśmy przez co najmniej jedną strefę chłodzenia komory i etap ustanowienia w komorze pierwszej atmosfery gazu ochronnego, zawierającej azot i pierwszą zawartość tlenu i/lub helu, z wyjątkiem co najmniej jednej strefy chłodzenia, w której nastawia się drugą atmosferę gazu ochronnego zawierającą azot i drugą zawartość tlenu i/lub helu, większą niż wymieniona pierwsza zawartość, oraz etap co najmniej jednego wprowadzenia azotu do komory, co najmniej w jej strefie grzewczej, znamienny tym, że dokonuje się co najmniej jednego wtrysku gazu ochronnego zawierającego trzecią zawartość tlenu i/lub helu większą niż wspomniana druga zawartość, do co najmniej jednej strefy chłodzenia (3) posiadającej wspomnianą drugą atmosferę, że sposób prowadzi się z wymianą gazową pomiędzy co najmniej jedną strefą komory (1) posiadającą pierwszą atmosferę gazu ochronnego i co najmniej jedną strefą chłodzenia (3) posiadającą drugą atmosferę, że dokonuje się w każdej strefie pomiarów natężenia przepływu napływającego gazu, ciśnienia i poziomu tlenu i/lub helu, i na podstawie tych pomiarów kontroluje się natężenie przepływu co najmniej jednego wprowadzenia i co najmniej jednego wtrysku zgodnie z ciśnieniem wymaganym w strefach komory (1), i zawartościami tlenu i/lub helu, które mają być osiągnięte we wspomnianej pierwszej i drugiej atmosferze gazu ochronnego.

2. Sposób według zastrz. 1, tym. że gaz zawierający trzecćą zawartość tlenu i/lub helu jest gazowym tlenem, gazowym helem lub ich mieszaniną.

3. Sposób według zas-trz. 1, ζι^^ι^ϊ^ι^ι^^ tym. że gaz zawierający trzecćą zawartość tlenu jest gazem zawierającym tlen i azot pochodzące bezpośrednio z procesu przemysłowego, bez żadnego wstępnego etapu mieszania.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że gaz zawierający tlen i azot jest gazem pochodzącym z rozkładu amoniaku.

5. Sposób według 1, znamienny tym. że wspomnianegoco n^jimn^e jednegowprowadzenia azotu do komory (1) dokonuje się wyłącznie poza co najmniej jedną strefę chłodzenia (3) posiadającą drugą atmosferę.

6. Sposób według z^^si^^. 1, znamienny tym. że wspomnianegoco najmniej jednegowprowadzenia azotu do komory (1) dokonuje się jednocześnie poza co najmniej jedną strefę chłodzenia (3) posiadającą drugą atmosferę i do tej strefy chłodzenia (3).

7. Sposób według. zas^z. t, znamienny tym, że zawartość jlenu i/lub helu w piem/szej aamosferze jest rzędu 3%-5% objętościowo.

8. Sposób według z^^si^^. 1, znamienny tym. że zawartość tlenu iZ/uh helu w drugiej atmosferze jest rzędu 5% do 25 objętościowo.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie w komorze (1) wynosi od 1 do 3 mbar.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że we wspomnianej co najmniej jednej strefie chłodzenia (3) posiadającej drugą atmosferę wprowadza się gaz ochronny do obiegu recyrkulacji (7-22), schładza się go i zawraca z tego obiegu do cyrkulacji w tej co najmniej jednej strefie.

11. Sposób wedługzastrz. 1, znamiennytym, że cc^łł^c^rwtr^nr^tr^.^f^rne prze pływu gazu atmosterycznego wtryśniętego i wprowadzonego wynosi od 400 do 1000 Nm³/h i tym, że przepływ recyrkulowanego gazu jest od 1000 do 5000 razy większy niż przepływ gazu atmosferycznego wtryśniętego i wprowadzonego.

12. Sposób według 1, znamienny tym. że, co najmniej jedno wprowadzenie azotu i co najmniej jeden wtrysk gazu ochronnego są takie, że ciśnienie w co najmniej jednej strefie chłodzenia (3) jest większe niż ciśnienie w komorze (1) poza strefą chłodzenia.