SE521170C2 - Förfarande för värmebehandling av rostfritt stål - Google Patents

Description

70 75 20 25 30 521 170 på grund av att glödskalet har en annan struktur än när mate- rialet värmts i en ugn med en konventionell luftbaserad rök- gas. Det tunnare glödskalet medför att betningstiden, d.v.s. uppehållstiden för materialet i efterföljande syra och/eller elektrolytbad, minskas.

Med förfarandet enligt patentet bildas således ett tunt glöd- skal som förblir relativt blankt i ugnen.

En nackdel med detta förfarande är att den relativt blanka ytan gör att den höga värmeöverföring som skulle kunna uppnås på grund av de strålande komponenterna i en syrgasbaserad ugnsatmosfär motverkas av stålets förhållandevis blanka yta.

Värmeöverföringen vid ett förfarande enligt patentet är i storleksordningen 30 - 150 kW/m2.

Föreliggande uppfinning löser detta problem och ökar värme- överföringen genom strålning.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett förfaran- de för värmebehandling av rostfritt stål i form av ämnen, rör, band- eller trådformiga material, såsom band, plåt, tråd eller stänger efter valsning vid en temperatur över omkring 900 grader C i en värmebehandlingsugn, och utmärkes av, att det förefinns ett förvärmningssteg och ett slutvärmningssteg, där i förvärmningssteget lågor från brännare bringas att rik- tas mot materialets yta så att lågorna träffar materialets yta, av att i förvärmningssteget förefintliga brännare bring- as att drivas med ett flytande eller ett gasformigt bränsle vilket bringas att förbrännas medelst en oxiderande gas inne- hållande syrgas, av att uppehållstiden för materialet i för- värmningssteget bringas att vara tillräckligt lång för att åtminstone en viss oxidation av materialets yta skall ske och K: \Patent\02003Sseßlutförelâggande. ändringar 03-04-25.doc , 2003-04-25 70 75 20 25 30 521 170 av att i ett efterföljande slutvärmningssteg bringas materia- let att ytterligare uppvärmas medelst i en ugn förefintliga brännare som drivs med ett flytande eller ett gasformigt bränsle och en oxiderande gas.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel av uppfinning- en, där - figur l visar en del av en processlinje schematiskt - figur 2 visar ett diagram.

Föreliggande förfarande avser värmebehandling av rostfritt stål i form av ämnen, rör, band- eller trådformiga material, såsom band, plåt, tråd eller stänger efter valsning vid en temperatur över omkring 900 grader C i en värmebehandlings- ugn. Ämnen kan i detta sammanhang ha en tjocklek av upp till 400 millimeter.

Enligt uppfinningen förefinns ett förvärmningssteg och ett slutvärmningssteg i efter varandra följande ugnar. I förvärm- ningssteget bringas lågor från brännare att riktas mot mate- rialets yta så att làgorna träffar materialets yta.

I förvärmningssteget förefintliga brännare bringas att drivas med ett flytande eller ett gasformigt bränsle vilket bringas att förbrännas medelst en förbränningsgas innehållande syr- gas. Härigenom blir värmeöverföringen mycket stor, nämligen i storleksordningen 500 - 1500 kW/m2.

Uppehâllstiden för materialet i förvärmningssteget bringas att vara tillräckligt lång för att åtminstone en viss oxida- tion av materialets yta skall ske. Vidare bringas materialet att i ett efterföljande slutvärmningssteg ytterligare uppvär- K:\Patent\O20035seSlutföreläggandeändringar 03-04-25.doc , 2003-04-25 70 75 20 25 30 521 170 mas medelst i en ugn förefintliga brännare som drivs med ett flytande eller ett gasformigt bränsle och en oxiderande gas.

Oxidationen av materialets ytor sker genom att lokalt mycket höga temperaturer uppstår på ytan där reaktanterna i flamman reagerar och utvecklar värme samtidigt som fritt syre och syreradikaler i flamman oxiderar järn och krom på stålytan och bildar ett oxidskikt. Oxidskiktet som bildas medför att ytans emissionstal ökar jämfört med en ooxiderad eller rela- tivt blank ytas emissionstal. Genom det högre emissionstalet kommer värmeutbytet mellan ugnsatmosfären och materialet att bli högre.

Detta innebär att när materialet förvärmts på så sätt att materialytan fått ett oxidskikt kommer materialet att värmas snabbare i slutvärmningssteget på grund av ett högre värmeut- byte genom strålning än vad som är fallet enligt ovan angivna patent där ett ooxiderat eller relativt blankt material förs in i ugnen.

Enligt en mycket föredragen utföringsform bringas nämnda oxi- derande gas i förvärmningssteget att innehålla åtminstone 85 volymprocent syre. Härigenom påskyndas bildandet av oxidation samtidigt som en rökgas huvudsakligen bestående av koldioxid och vatten bildas. Denna rökgas ger ett högt strålningsutby- te, såsom beskrives i ovannämnda patent.

Enligt en ytterligare mycket föredragen utföringsform bringas också nämnda oxiderande gas i slutvärmningssteget att inne- hålla åtminstone 85 volymprocent syre.

Detta medför att uppvärmningen i slutvärmningssteget sker ännu snabbare än vad som är fallet enligt ovannämnda patent K:\Patent\020035seßlutíöreläggandaändringar 03-04-25.doc , 2003-04-25 70 75 20 25 30 521 170 eftersom strålningsutbytet är högre på grund av nämnda oxid- skikt.

Med föreliggande uppfinning kan således uppvärmningstiderna ytterligare förkortas.

I figur l visas schematiskt en anordning för utövandet av föreliggande förfarande. I figur 1 visas ett förvärmningssteg l och ett slutvärmningssteg 2. Siffran 3 betecknar ett eller ett betningssteg flera efterföljande steg, såsom ett kylsteg, etc. Förvärmningssteget är försett med brännare 4. Även slut- värmningssteget är givetvis försett med brännare, men dessa är inte utritade i figur l. Förvärmningssteget l och slut- värmningssteget 2 är oftast utförda så att produkten löper igenom båda stegen. I figur I exemplifieras produkten med en plåt 6. Emellertid kan uppfinningen även användas när produk- ter inlägges i och uttages ur såväl förvärmningssteg som slutvärmningssteg.

Enligt uppfinningen bringas, som nämnts, i förvärmningssteget lågor 5 från brännarna att riktas mot materialets 6 yta så att lågorna träffar materialets yta, såsom illustreras i figur 1.

Enligt ett föredraget utförande är làgorna dubbelriktade så att de träffar materialets motstående ytor, såsom illustreras i figur 1.

I figur 2 visas principiella relativa temperaturkurvor, där temperaturen avsatts mot tid för olika värmningsfall. Kurvor- na avser materialtemperaturen i en glödgningsugn för rostfria band.

K:\Patent\02003Sseßlutfórelâggande.ändringar 03-04-25.doc , 2003-04-25 70 75 20 25 30 521 170 Den streckade kurvan visar temperaturen hos materialet i en konventionell ugn, utan förvärmningssteg, där brännarna för- bränner ett flytande eller gasformigt bränsle med luft som oxiderande gas.

Den prickade kurvan visar temperaturen hos materialet i en ugn, utan förvärmningssteg, där brännarna förbränner ett flytande eller gasformigt bränsle med en oxiderande gas som innehåller 85 volymprocent syre, d.v.s. ett förfarande enligt ovan nämnda patent.

Den heldragna kurvan visar temperaturen hos materialet i en ugn med ett förvärmningssteg, där brännarna både i förvärm- ningssteget och i slutvärmningssteget förbränner ett flytande eller gasformigt bränsle med en oxiderande gas som innehåller 85 volymprocent syre. Från tiden 0 till tiden Tl sker tempe- raturstegringen i förvärmningssteget. Därefter sker tempera- turstegringen i slutvärmningssteget. Förvärmningssteget är således mycket kortare än slutvärmningssteget.

Enligt en föredragen utföringsform bringas materialet att värmas i förvärmningssteget till en temperatur av 150 - l000° C.

I slutvärmningssteget kan materialet värmas upp till 1300 °C.

Enligt ytterligare en utföringsform bringas materialet att uppehållas i förvärmningssteget under en tid av 0.1 - 60 sekunder.

Som framgår av figur 2 värms materialet till sluttemperatur på ungefär halva tiden jämfört med en konventionell ugn med luft som oxiderande gas. Jämfört med förfarandet enligt ovan K:\Patent\020035seßlutföreläggandczändringar O3-04-25.doc , 2003-04-25 75 521 170 nämnda patent sker en förkortning av uppvärmningstiden med ungefär 50 % när föreliggande uppfinning tillämpas.

Föreliggande uppfinning löser således det inledningsvis nämn- da problemet.

Ovan har ett antal utföringsformer beskrivits. Det är emel- lertid uppenbart för fackmannen att utförande av ugnar och brännaruppsättningar, liksom förvärmningsstegets längd dimen- sioneras efter aktuell tillämpning. Vidare kan förvärmnings- steget och slutvärmningssteget byggas ihop till en enhet.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till ovan angivna utföringsformer, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

K: \Patent\02003 Sseßlutföreläggande.ändringar 03-04-25.doc , 2003-04-25

Claims (7)

70 75 20 25 30 521 170 Patentkrav

1. l. Förfarande för värmebehandling av rostfritt stål i form av ämnen, rör, band- eller trådformiga material, såsom band, plåt, tråd eller stänger efter valsning vid en temperatur över omkring 900 grader C i en värmebehandlingsugn, k ä n - att det förefinns ett förvärmnings~ (2), bringas att riktas mot ma~ n e t e c k n a t a V, steg (1) och ett slutvärmningssteg där i förvärmnings- steget lågor (5) från brännare (4) terialets (6) yta så att lågorna träffar materialets (6) yta, av att i förvärmningssteget (1) förefintliga brännare (4) bringas att drivas med ett flytande eller ett gasformigt bränsle vilket bringas att förbrännas medelst en oxiderande gas innehållande syrgas, av att uppehållstiden för materialet (6) i förvärmningssteget (l) bringas att vara tillräckligt lång för att åtminstone en viss oxidation av materialets (6) yta skall ske och av att i ett efterföljande slutvärmnings- steg (2) bringas materialet (6) att ytterligare uppvärmas medelst i en ugn förefintliga brännare som drivs med ett flytande eller ett gasformigt bränsle och en oxiderande gas.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda oxiderande gas i förvärmningssteget (l) bringas att innehålla åtminstone 85 volymprocent syre.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda oxiderande gas i slutvärmningssteget (2) bringas att innehålla åtminstone 85 volymprocent syre.

4. Förfarande enligt krav l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a t a v, att materialet (6) bringas att värmas i förvärm- ningssteget (1) till en temperatur av 150 ~ lOO0° C. K:\Patent\020035seßlutföreläggande.ändringar 03-04-25.doc , 2003-04-25 521 170 1 . . V . .

5. Förfarande enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a t a v, att materialet (6) bringas att uppehàllas i förvarmningssteget (1) under en tid av 0.1 - 60 sekunder.

6. Förfarande enligt krav 1, 2, 3, 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t a v, att lågorna (5) bringas att vara dubbel- riktade så att de träffar materialets (6) motstàende ytor.

7. Förfarande enligt krav l, 2, 3, 4, 5 eller 6, k a n n e- t e c k n a t a v, att materialet (6) bringas att i slut- varmningssteget (2) antaga en temperatur upp till l300° C. K:\Palent\020035se\Slutförelâggandeiindringar 03-04-25.doc , 2003-04-25