WO2012152508A1 - Vorrichtung und verfahren zum im durchlauf erfolgenden behandeln eines stahlflachprodukts - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum im durchlauf erfolgenden behandeln eines stahlflachprodukts Download PDF

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WO2012152508A1
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furnace chamber
nozzle
gas
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Marc Blumenau
Karsten MACHALITZA
Michael Peters
Rudolf Schönenberg
Sabine Zeizinger
Martin Norden
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • F27D99/0075—Gas curtain seals

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous treatment of a flat steel product, with an indirectly heated annealing furnace chamber, with a
  • the invention relates to a method for treating a flat steel product, in which the flat steel product in continuous passage through an indirectly heated annealing furnace chamber from the inlet to the outlet
  • flat steel products steel rolling products that are present, for example, as a steel strip, sheet steel or blanks obtained therefrom.
  • steel rolling products that are present, for example, as a steel strip, sheet steel or blanks obtained therefrom.
  • DE 25 22 485 AI it is known from DE 25 22 485 AI that by oxidation the surface reactivity of
  • Accuracy can be coated after a targeted surface oxidation by
  • Products that can be coated in this way with such a layer that protects against corrosion include, for example, strips or sheets made of high-strength steels, known as “advanced high-strength steels” (AHSS).
  • AHSS advanced high-strength steels
  • Such steels typically contain (in wt%), in addition to iron and unavoidable impurities, C: 0.01-0.22%, Mn: 0.5-3.0%, Si: 0.2-3.0%,
  • AI 0.005 - 2.0%
  • Cr up to 1.0%
  • Mo up to 1.0%
  • Ti up to 0.2%
  • V up to 0.4%
  • Nb up to 0
  • 2% Ni: up to 1.0%.
  • the first annealing step is carried out so that a diffusion of essential alloying constituents to the surface of the strip is largely prevented.
  • an effective iron oxide layer is then selectively formed, which prevents the final increase in the
  • Oxidizing agent is fed.
  • the problem is that the annealing furnace chamber in which the oxidation is to take place is in the range of its
  • the challenge here is to separate the adjacent chambers of the annealing furnace from each other so that the prevailing in the chambers
  • Oxidation is performed, followed by a
  • Reduction treatment must be carried out so must both the escape of the oxidant fed into the oxidation chamber into the reduction chamber and the penetration of the reductive atmosphere of the
  • Reduction chamber can be prevented in the oxidation chamber. Otherwise, the treatment result and, associated with this, the undesirable side reactions
  • Oxidation is recovered. As a result, water forms in the oxidation zone. This reaction binds off oxygen present in the oxidation zone, which consequently is no longer available for the actual desired oxidation of the steel flat product surface. Targeted control of the oxidation of the
  • the object of the invention was to provide a device and a method of the type specified at the outset, with which it was based on economical, safe way is possible, a targeted, in the
  • the invention is based on the recognition that by a suitable flow guidance and adjustment of the
  • Oxidation atmosphere inside the annealing furnace a seal of the chamber can be achieved.
  • a mechanical seal by means of rollers or similar measures such as an extraction at the inlet or outlet of the furnace chamber, can be dispensed with.
  • a device according to the invention for the continuous treatment of a flat steel product for this purpose comprises an indirectly heated annealing furnace chamber through which a conveyor for continuously conveying the flat steel product via a leading from an input of the annealing furnace chamber to an exit of the annealing furnace conveying path.
  • the device according to the invention comprises a nozzle arrangement for feeding in relation to the
  • a first nozzle arrangement from which a gas jet emerges during the treatment, which faces a surface of the flat steel product to be treated, directed towards the entrance of the annealing furnace chamber
  • Nozzle arrangement is provided from which emerges during the treatment of a gas jet, which directed towards the output of the annealing furnace, sweeping over the surface of the treated steel flat product
  • Nozzle assemblies are thus adapted to produce, within the annealing furnace chamber on the one hand, a gas flow directed against the entrance of the annealing furnace chamber and, on the other hand, a gas flow directed against the exit of the annealing furnace chamber. It is crucial that the gas flows at the same time
  • a method of treating a flat steel product wherein the flat steel product is continuously passed through an indirectly heated annealing chamber from its entrance whose output is conveyed, wherein in the annealing furnace a reactive with respect to the flat steel product
  • Nozzle arrangements is introduced into the annealing furnace chamber, according to the invention completed at least the following steps:
  • the gas flows provide for intensive contact between the flat steel product to be treated and the furnace atmosphere causing the desired reaction on the flat steel product.
  • the feed of the gas forming the atmosphere in the annealing furnace chamber is made so that in the treatment operation in the annealing furnace chamber, an overpressure of at least 0.001 bar relative to the ambient pressure
  • Atmosphere gas to the annealing furnace chamber suitably regulated to maintain the desired overpressure.
  • the overpressure in the annealing furnace to the environment should not exceed 100 mbar, otherwise there is a risk that too large amounts of
  • Nozzle bar with one or more outlet openings for example in combination with
  • emerging gas flow is passed in a suitable manner over the treated steel flat product in the direction of the respectively associated input or output of the annealing furnace chamber.
  • individual nozzles can be inside the annealing furnace chamber easily generated highly turbulent gas flows are generated, which come into intensive contact with the treated steel flat product and thus effect the desired reaction at the surfaces of the flat steel product with high intensity.
  • the nozzles of the nozzle arrangements can be adjusted individually with respect to the conveying path of the flat steel product in such a way that any flow losses or a decreasing concentration in the
  • Annealing furnace forming gas flows in the direction of the input or output of the annealing furnace chamber by a
  • a particularly intensive exchange between the respective gas flow and the flat steel product to be treated occurs when the gas flows in a spiral around the band to be treated.
  • one is on the one longitudinal side of the conveying path to the underside of the treated
  • the starting point can be determined, from which the respective gas flow flows in the direction of the inlet or outlet of the annealing furnace chamber.
  • the origin of the atmosphere which is present at the input or output respectively, it may be expedient to determine the origin of the
  • Annealing furnace chamber have their origin.
  • Embodiment of a device for all in-progress treatments of flat steel products in which funded by the intensive contact of each funded by the indirectly heated annealing furnace chamber
  • Furnace atmosphere a special state of the surface of the flat steel product is to be produced.
  • the use of a device according to the invention proves to be particularly effective when several
  • furnace chambers which are consecutively traversed by the treated steel flat product, wherein at least one of the furnace chambers in the illustrated here
  • the device according to the invention can be integrated into a line for preparing a flat steel product for hot dip coating.
  • the inventive device according to the invention can be integrated into a line for preparing a flat steel product for hot dip coating.
  • the inventive device according to the invention can be integrated into a line for preparing a flat steel product for hot dip coating.
  • nozzle furnace chamber be combined with at least one further furnace chamber in which the treated steel flat product undergoes further treatment under an atmosphere that differs from the atmosphere of the invention
  • the inventively designed furnace chamber is arranged between two annealing furnace chambers.
  • Inventively designed annealing furnace chamber is passed and then passes into the inventively designed annealing furnace downstream further annealing furnace chamber, where it undergoes a final treatment.
  • the device can be a treatment line in which the steel strip to be coated first in the first equipped with nozzles according to the invention
  • the furnace chamber designed according to the invention may be preceded by a further chamber in which the flat steel product is first heat-treated under a reducing atmosphere and then subjected to a reducing heat treatment in the inventive chamber of oxidation and in a subsequent furnace chamber.
  • Oxidation in the inventively constructed oxidation chamber of the reduction atmosphere in the upstream or downstream reduction chamber takes place in each case by the invention in the oxidation annealing furnace produced, against the output of the oxidation annealing furnace gas flow, supported by the in the
  • Oxidation annealing chamber also maintained according to the invention overpressure.
  • the nozzles of the invention provided Nozzle assemblies connected to an N 2 and a 0 2 supply.
  • the flowing into the respective nozzle N 2 - or 0 2 gas stream is advantageously adjustable in order to adjust the composition of the atmosphere generated in the annealing furnace chamber targeted.
  • Annealing furnace introduced gas jet from a
  • Oxygen-content of the N 2/0 2 mixture 0.01 to 5 vol .-%.
  • the reaction of the steel flat product to be treated with the atmosphere present in the inventive annealing furnace chamber can be assisted by maintaining the temperature of the flat steel product to be treated in the range of 450-950 ° C. as it passes through the annealing furnace chamber. Temperature losses of the
  • Outgoing gas jets can thereby be prevented by the fact that the temperature of the gas jets introduced into the annealing chamber is from 100 to 1050 ° C.
  • the invention thus provides a device for the continuous treatment of a flat steel product which is particularly useful in practice
  • the invention is based on
  • Fig. 1 shows a device for taking place in the course
  • Fig. 2 shows the device of FIG. 1 in a section
  • the apparatus V for continuously treating the flat steel product S present as cold- or hot-rolled steel strip comprises a first annealing furnace chamber 1 in which the flat steel product S is subjected to an oxidation treatment, one immediately before the first
  • Annealing furnace chamber 1 arranged second annealing chamber 2a and connected to the annealing furnace chamber 1 second
  • Annealing furnace chamber 2b In the annealing furnace chambers 2a, 2b, the flat steel product S is subjected to a reduction treatment.
  • the annealing furnace chambers 1, 2 a, 2 b are part of an indirectly heated annealing furnace 3 of the RTF type, in the middle of which the annealing furnace chamber 1 is seated.
  • the flat steel product S to be treated in each case is conveyed through the annealing furnace 3 in a conventional manner by means not shown here for the sake of clarity
  • Front side of the annealing furnace chamber 1 formed input 5 in the annealing furnace chamber 1 a.
  • Annealing furnace chamber 1 are vaulted concave from its interior with a uniform curvature.
  • nozzle arrangements D1, D2 are distributed in the conveying direction F along the conveying path 4
  • the first nozzle arrangement Dl comprises six individual nozzles 11-16, while the second
  • Nozzle assembly D2 includes five individual nozzles 17-21.
  • the nozzles 11 - 16 of the nozzle assembly Dl are positioned along the conveying path 4 so that the first nozzle 11 in the immediate vicinity of the input 5, the sixth nozzle 16 in the immediate vicinity of the output 6 of Annealing furnace chamber 1 and the remaining four nozzles 12 - 15 are evenly spaced between the nozzles 11 and 16 are positioned.
  • nozzles 17-21 are the same
  • Nozzle assembly D2 is positioned on the opposite side of the conveying path 4 so that the first nozzle 17 adjacent to the inlet 5, the fifth nozzle 21 adjacent to the exit 6 of the annealing furnace chamber 1 and the remaining three nozzles 18-20 are evenly spaced between the nozzles 17 and 21 are positioned. Viewed in the conveying direction F, the nozzles 17-21 thus each sit in the section of the conveying path in which a free space is present between two nozzles 11-16 of the nozzle arrangement D1.
  • Shown nozzle arrangement D2 formed for example as jet pipes known type nozzles 11 - 21 each to an N 2 supply 22, and an O 2 - genaration connected 23rd The inflow of N 2 and 0 2 to the nozzles
  • oriented plane-related angle of attack ⁇ of the nozzles 11-16 is varied in terms of magnitude in the angular range of 30 ° to 85 °, wherein the input 5 associated nozzle 11 at an angle of attack ⁇ of about 30 ° in the direction of the input 5 and 6 associated with the output Nozzle 16 in the opposite direction also under one
  • Angle of incidence ⁇ of the nozzle 11 and the angle of attack ⁇ of the nozzle 13 with approximately 85 °, in turn, are greater than the angle of incidence ⁇ of the nozzle 12.
  • the nozzles 14, 15 which follow the nozzle 13 in the conveying direction F are, like the nozzle 16, directed in the direction of the outlet 6 of the annealing furnace chamber 1.
  • the flow angle ⁇ of the nozzle 14 corresponds in each case again to the flow angle ⁇ of the nozzle 13 and the flow angle ⁇ of the nozzle 15 to the flow angle ⁇ of the nozzle 12.
  • the angle of attack of the nozzles 17-21 which is likewise oriented in each case to a plane oriented transversely to the conveying direction F, is varied in the angular range from 0 ° to 30 °, the nozzle 17 assigned to the inlet 5 being directed at an angle of incidence ⁇ of approximately 30 ° in the direction of the nozzle Input 5 and the output 6 associated nozzle 21 in opposite direction also under one
  • Angle of attack ⁇ of about 30 ° in the direction of the output 6 is aligned.
  • the conveying direction F on the nozzle 17 following nozzle 18 is directed at an angle of attack ⁇ in the direction of the input 5, wherein the
  • Angle of incidence ⁇ of the nozzle 18 is greater than the angle of attack ⁇ of the nozzle 17.
  • the arranged in the conveying direction F in front of the nozzle 21 nozzle 20 is under the same amount
  • the nozzle 19 arranged in the middle of the nozzle arrangement D2 is oriented at an angle of attack ⁇ of 0 ° to the conveying path 4, so that the gas jet G exiting from this nozzle 19 strikes the flat steel product S to be treated at a right angle.
  • the nozzles 11-16 of the nozzle assembly Dl are directed towards the underside US of the flat steel product S and the nozzles 17-21 of the nozzle assembly D2 are directed towards the upper side OS of the flat steel product S.
  • the gas jets G emerging from the nozzles 11-2 form two gas flows G1, G2, of which the one gas flow G1 is in the form of a steel flat product S to be treated in the manner of a spirally turbulent circulating flow roll in the direction of the Input 5 and the other gas flow G2 flows in the same manner as the treated steel flat product S in the manner of a spiral in the opposite direction spiraling circulating flow roll on the output 6 of the annealing furnace 1.
  • the origin of the gas flows G1, G2 lies approximately in the middle of the length of the conveying path 4 in the region of the nozzle 19, whose transversely to the conveying path 4 discharged gas jet G by the arranged from the gas jets G of the opposite, in the direction of the input 5 and Output 6 directed nozzles 13,14 pulse is divided into two flowing in opposite directions partial streams, from which the gas flows G1, G2 form.
  • escaping gas jets G receives the gas flow GI a new impulse and additional volume flow, allowing it to spiral around the feed path 4 and that on it
  • the gas flow to the annealing furnace chamber 1 is controlled in total so that in the annealing furnace 1 a running
  • An effective sealing of the annealing furnace chamber 1 with respect to the arranged in the conveying direction in front of and behind the first annealing furnace chamber 1 annealing furnace chambers 2a, 2b existing, in each case H 2 -containing reducing atmosphere Rl, R2 is also achieved in that in particular the gas jets G discharged from the nozzles 5, 11 closest to the inlet 5, the reducing atmosphere Rl of the annealing furnace chamber 2a which is forced into the inlet 5 and those from the outlet 6 next urgent nozzles 16,21
  • Gas flow G2 reaching respective reduction atmosphere R1, R2 is reliably prevented from entering the annealing furnace 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts (S). Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst dabei eine indirekt beheizte Glühofenkammer (1), eine Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Fördern des Stahlflachprodukts (S) über einen von einem Eingang (5) der Glühofenkammer (1) zu einem Ausgang (6) der Glühofenkammer (1) führenden Förderweg (4) und eine Düsenanordnung (D1,D2) zum Einspeisen von in Bezug auf das Stahlflachprodukt (S) reaktivem Atmosphären-Gas in die Glühofenkammer (1). Um auf besonders wirtschaftliche, betriebsichere Weise eine gezielte, im Durchlauf erfolgende Behandlung des jeweiligen Stahlflachprodukts durchzuführen, sieht die Erfindung vor, dass eine erste Düsenanordnung (D1), aus der während der Behandlung ein Gasstrahl (G) austritt, der eine in Richtung des Eingangs (5) der Glühofenkammer (1) gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts (S) überstreichende erste Gasströmung (G1) bewirkt, und eine zweite Düsenanordnung (D2) vorgesehen sind, aus der während der Behandlung ein Gasstrahl (G) austritt, der eine in Richtung des Ausgangs (6) der Glühofenkammer (1) gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts (S) überstreichende zweite Gasströmung (G2) bewirkt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts, mit einer indirekt beheizten Glühofenkammer, mit einer
Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Fördern des
Stahlflachprodukts über einen von einem Eingang der
Glühofenkammer zu einem Ausgang der Glühofenkammer führenden Förderweg und mit Düsenanordnungen zum
Einspeisen von in Bezug auf das Stahlflachprodukt
reaktivem Atmosphären-Gas in die Glühofenkammer.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln eines Stahlflachprodukts, bei dem das Stahlflachprodukt im kontinuierlichen Durchlauf durch eine indirekt beheizte Glühofenkammer von deren Eingang zu deren Ausgang
gefördert wird, wobei in der Glühofenkammer eine in Bezug auf das Stahlflachprodukt reaktive Atmosphäre
aufrechterhalten wird, die über Düsenanordnungen in die Glühofenkammer eingebracht wird.
Wenn hier von "Stahlflachprodukten" die Rede ist, dann sind damit aus Stahl bestehende Walzerzeugnisse gemeint, die beispielsweise als Stahlband, Stahlblech oder daraus gewonnenen Zuschnitten vorliegen. Unter anderem ist es aus der DE 25 22 485 AI bekannt, dass durch eine Oxidation die Oberflächenreaktivität von
Stahlbändern gezielt konditioniert werden kann. So lassen sich auch solche Stahlflachprodukte, die aufgrund der Zusammensetzung ihres Stahls im unbehandelten Zustand nicht mit der notwendigen Reproduzierbarkeit und
Fehlerfreiheit beschichtet werden können, nach einer gezielten Oberflächenoxidation durch
Schmelztauchbeschichten mit einer metallischen
Schutzschicht belegen.
Zu den auf diesem Wege mit einer solchen vor Korrosion schützenden Schicht beschichtbaren Produkten gehören beispielsweise Bänder oder Bleche, die aus hochfesten Stählen, so genannten "Advanced High Strength Steels" (AHSS) , bestehen. Solche Stähle enthalten neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen typischerweise (in Gew.-%) C: 0,01 - 0,22 %, Mn : 0,5 - 3,0 %, Si: 0,2 - 3,0 %,
AI: 0,005 - 2,0 %, Cr: bis zu 1,0 %, Mo: bis zu 1,0 %, Ti: bis zu 0,2 %, V: bis zu 0,4 %, Nb: bis zu 0,2 %, Ni: bis zu 1,0 % .
Aufgrund ihrer technischen Bedeutung sind viele Versuche gemacht worden, die für die Beschichtung mit dem
metallischen Schutzüberzug erforderlichen
Vorbehandlungsschritte mit den jeweils zur Verfügung stehenden Mitteln wirtschaftlich durchzuführen.
Eine anlagentechnologisch besondere Herausforderung stellte dabei das Voroxidieren von Stahlflachprodukten in indirekt beheizten Durchlauföfen, so genannten "Radiant Tube Furnace" kurz "RTF" , dar. Bei Öfen des RTF-Typs werden im Gegensatz zu Öfen, bei denen eine offene Flamme direkt gegen das zu behandelnde Stahlflachprodukt
gerichtet und durch Veränderung des zur Verbrennung kommenden Gas-Luft-Gemisches das Oxidationspotential in der das Band im Ofen umgebenden Atmosphäre beeinflusst wird, keine gasbeheizten Brenner verwendet. Stattdessen erfolgt die Erwärmung des Stahlbands über Wärmestrahler, die längs des Förderwegs des Stahlflachprodukts durch die Glühofenkammer des jeweiligen Ofens angeordnet sind.
Um in der Praxis auch in einem indirekt beheizten
Durchlaufofen die gewünschte Oxidation der Oberfläche des jeweils zu beschichtenden Stahlflachprodukts zu
ermöglichen, ist in der DE 10 2004 059 566 B3
vorgeschlagen worden, die Glühung in einem RTF-Ofen in drei Schritten abzuwickeln. Der erste Glühschritt wird dabei so ausgeführt, dass eine Diffusion von wesentlichen Legierungsbestandteilen an die Oberfläche des Bandes weitestgehend verhindert wird. Im folgenden Schritt wird dann gezielt eine wirksame Eisenoxidschicht gebildet, die verhindert, dass bei der abschließend erhöhten
Glühtemperatur weitere Legierungsbestandteile an die
Oberfläche gelangen. So kann bei der nachfolgenden
Glühbehandlung in einer reduzierenden Atmosphäre eine Reineisenschicht entstehen, die für eine vollflächige und fest haftende Beschichtung aus Zink und/oder Aluminium sehr gut geeignet ist.
Das voranstehend beschriebene Verfahren setzt voraus, dass die Voroxidation innerhalb einer abgeschlossenen
Reaktions kämmer stattfindet, in welche z. B. 02 als
Oxidationsmittel eingespeist wird. Allgemein besteht hier bei Öfen des RTF-Typs das Problem, die Glühofenkammer, in der die Oxidation stattfinden soll, im Bereich ihres
Ausgangs und Eingangs gegenüber der Umgebung bzw. einer im Anschluss durchlaufenen weiteren Glühkammer abzuschotten, in der eine andere Atmosphäre herrscht. Die
Herausforderung besteht hierbei darin, die aneinander angrenzenden Kammern des Glühofens so gegeneinander abzugrenzen, dass die in den Kammern herrschenden
unterschiedlichen Atmosphären nicht durch die jeweils andere Atmosphäre in einem über ein Toleranzvolumen hinausgehenden Maße verunreinigt werden. Soll in der
Kammer, die sich an die Glühofenkammer, in der die
Oxidation durchgeführt wird, anschließt, eine
Reduktionsbehandlung durchgeführt werden, so muss sowohl das Entweichen des in die Oxidationskammer eingespeisten Oxidationsmittels in die Reduktionskammer als auch das Eindringen der reduktiven Atmosphäre von der
Reduktionskammer in die Oxidationskammer verhindert werden. Andernfalls kann über unerwünschte Nebenreaktionen das Behandlungsergebnis und damit einhergehend das
Ergebnis der nach der Glühbehandlung durchgeführten
Beschichtung nachhaltig verschlechtert oder die
Beherrschbarkeit der einzelnen Glühschritte erschwert werden. Beides schränkt die Prozessstabilität ein und kann einen Mehrverbrauch an Prozessgasen nach sich ziehen.
Aus der WO 2009/030823 AI ist eine Möglichkeit der
Einspeisung eines oxidativen Gasmediums mittels
geschlitzter oder aufgebohrter Strahlrohre in einem
Durchlaufofen nach RTF-Bauart bekannt. In der JP 2003-342645 A ist zudem ein Beispiel dafür erläutert, wie eine abgeschlossene Oxidationszone in einem in Kammerbauweise ausgestalteten Glühofen verwirklicht werden kann. Unerwünschtes Verunreinigen der
Reduktionsatmosphäre durch O2 soll hier durch eine
mechanische Abdichtung in Form von Abquetschrollen sowie durch einen Unterdruck innerhalb der Oxidationskammer vermieden werden. Diese Verfahren besitzen den Nachteil, dass unvermeidbar für die Reduktionsbehandlung benötigter Wasserstoff aus der Reduktions zone in den
Oxidationsbereich eingezogen wird. Infolgedessen bildet sich in der Oxidationszone Wasser. Diese Reaktion bindet in der Oxidationszone vorhandenen Sauerstoff ab, welcher folglich nicht mehr für die eigentlich gewollte Oxidation der Stahlflachproduktoberfläche zur Verfügung steht. Eine gezielte Steuerung der Oxidation der
Stahlflachproduktoberfläche ist somit im praktischen
Gebrauch nur schwer zu regeln. Insbesondere erweist es sich als schwierig, bei Lastwechseln die Anlageleistung konstant zu halten. BenetZungsstörungen oder mangelnde Haftung durch den Schmelztauchüberzug können daraus resultieren. Hinzukommt, dass das Oxidationsmedium bei konventioneller Einspeisung mittels geschlitzter oder gelochter Strahlrohre nur einen schwachen Impuls besitzt und somit von der Gasströmung im Ofeninnenraum verschleppt werden kann, bevor es die Stahlflachproduktoberfläche erreicht .
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit denen es auf wirtschaftliche, betriebsichere Weise möglich ist, eine gezielte, im
Durchlauf erfolgende Behandlung des jeweiligen
Stahlflachprodukts durchzuführen .
In Bezug auf die Vorrichtung ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass eine solche Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.
Genauso ist die voranstehend genannte Aufgabe in Bezug auf das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass bei der im Durchlauf erfolgenden Behandlung eines
Stahlflachprodukts die in Anspruch 11 angegebenen
Arbeitsschritte absolviert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch eine geeignete Strömungsführung und Einstellung der
Oxidationsatmosphäre im Inneren der Glühofenkammer eine Abdichtung der Kammer erzielt werden kann. Somit kann auf eine mechanische Abdichtung mittels Rollen oder ähnlichen Maßnahmen, wie eine Absaugung am Ein- oder Ausgang der Ofenkammer, verzichtet werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts umfasst zu diesem Zweck eine indirekt beheizte Glühofenkammer, durch die eine Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Fördern des Stahlflachprodukts über einen von einem Eingang der Glühofenkammer zu einem Ausgang der Glühofenkammer führenden Förderweg führt. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Düsenanordnung zum Einspeisen von in Bezug auf das
Stahlflachprodukt reaktivem Atmosphären-Gas in die
Glühofenkammer auf.
Erfindungsgemäß ist eine erste Düsenanordnung, aus der während der Behandlung ein Gasstrahl austritt, der eine in Richtung des Eingangs der Glühofenkammer gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts
überstreichende Gasströmung bewirkt, und eine zweite
Düsenanordnung vorgesehen, aus der während der Behandlung ein Gasstrahl austritt, der eine in Richtung des Ausgangs der Glühofenkammer gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts überstreichende
Gasströmung bewirkt.
Die in einem erfindungsgemäßen Ofen vorhandenen
Düsenanordnungen sind somit so ausgebildet, dass sie innerhalb der Glühofenkammer einerseits eine Gasströmung, die gegen den Eingang der Glühofenkammer gerichtet ist, und andererseits eine Gasströmung erzeugen, die gegen den Ausgang der Glühofenkammer gerichtet ist. Entscheidend ist dabei, dass die Gasströmungen gleichzeitig so
ausgerichtet, konzentriert und dimensioniert sind, dass ihre Strömungsenergie ausreicht, den Aus- oder Eingang zu erreichen und gleichzeitig das zu behandelnde
Stahlflachprodukt zu überstreichen.
Dementsprechend werden bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren zum Behandeln eines Stahlflachprodukts, bei dem das Stahlflachprodukt im kontinuierlichen Durchlauf durch eine indirekt beheizte Glühofenkammer von deren Eingang zu deren Ausgang gefördert wird, wobei in der Glühofenkammer eine in Bezug auf das Stahlflachprodukt reaktive
Atmosphäre aufrechterhalten wird, die über
Düsenanordnungen in die Glühofenkammer eingebracht wird, erfindungsgemäß mindestens folgende Arbeitsschritte absolviert :
Mit einer der Düsenanordnungen wird eine erste gegen den Eingang der Glühofenkammer gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts überstreichende
Gasströmung und mit einer zweiten Düsenanordnung eine zweite gegen den Ausgang der Glühofenkammer gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts überstreichende Gasströmung erzeugt. Diese innerhalb der Glühofenkammer in zwei entgegengesetzte Richtungen
strömenden Gasströmungen sind somit gegen die
Umgebungsatmosphäre oder eine in einer sich an die
Glühofenkammer anschließenden weiteren Kammer vorhandene Atmosphäre gerichtet, die an der Eingangs- oder
Ausgangsöffnung der Glühofenkammer anstehen. Gleichzeitig sorgen die Gasströmungen für einen intensiven Kontakt zwischen dem zu behandelnden Stahlflachprodukt und der die gewünschte Reaktion am Stahlflachprodukt hervorrufenden Ofenatmosphäre .
Vorzugsweise wird die Einspeisung des die Atmosphäre in der Glühofenkammer bildenden Gases so vorgenommen, dass im Behandlungsbetrieb in der Glühofenkammer ein Überdruck von mindestens 0,001 bar gegenüber dem Umgebungsdruck
aufrechterhalten ist. In Folge dieses Überdrucks ist das Eindringen von Umgebungsatmosphäre oder der Atmosphäre einer angrenzenden Kammer in die Glühofenkammer grundsätzlich erschwert. Zu diesem Zweck kann eine
Regeleinrichtung vorgesehen sein, die den Zustrom an
Atmosphären-Gas zur Glühofenkammer in geeigneter Weise regelt, um den gewünschten Überdruck aufrechtzuerhalten. Der Überdruck in der Glühofenkammer gegenüber der Umgebung sollte dabei 100 mbar nicht überschreiten, da andernfalls die Gefahr besteht, dass zu große Mengen der
Glühofenkammer-Atmosphäre durch den Ein- oder den Ausgang abströmen .
Grundsätzlich ist es denkbar, zur erfindungsgemäßen
Erzeugung der Gasströmungen in der Glühofenkammer
Düsenbalken mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen, beispielsweise in Kombination mit
Strömungsleiteinrichtungen, wie Leitblechen, zu
positionieren, durch die die aus den Düsenbalken
austretende Gasströmung in geeigneter Weise über das zu behandelnde Stahlflachprodukt in Richtung des ihm jeweils zugeordneten Ein- oder Ausgangs der Glühofenkammer geleitet wird.
Eine Ausgestaltung, die eine besonders präzise und
gleichzeitig sowohl einfach an die jeweiligen räumlichen oder verfahrenstechnischen Erfordernisse anpassbare
Führung der erfindungsgemäß in der Glühofenkammer
erzeugten Gasströmungen ermöglicht, ergibt sich dann, wenn die Düsenanordnungen einzelne Düsen umfassen, die jeweils einen konzentrierten Gasstrahl ausbringen, der in Bezug auf die Laufrichtung des zu behandelnden
Stahlflachprodukts unter jeweils einem bestimmten
Anströmwinkel ausgerichtet ist. Mit Hilfe solcher
individuellen Düsen können innerhalb der Glühofenkammer auf einfache Weise hoch turbulent strömende Gasströmungen erzeugt werden, die in intensivem Kontakt mit dem zu behandelnden Stahlflachprodukt kommen und so mit hoher Intensität die gewünschte Reaktion an den Oberflächen des Stahlflachprodukts bewirken.
Die Düsen der Düsenanordnungen können dabei in Bezug auf den Förderweg des Stahlflachprodukts jeweils individuell so einstellbar sein, dass eventuelle Strömungsverluste oder eine abnehmende Konzentration der sich in der
Glühofenkammer ausbildenden Gasströmungen in Richtung des Ein- oder Ausgangs der Glühofenkammer durch einen
entsprechenden im Verlauf der Strömung jeweils neu
hinzutretenden Impuls des aus der jeweiligen Düse
austretenden Gasstrahls ausgeglichen bzw. korrigiert werden. Hierzu können einerseits jeweils zwei oder mehr Düsen der jeweiligen Düsenanordnung längs des Förderwegs des zu behandelnden Stahlflachprodukts in geeigneten
Abständen verteilt und andererseits die Anströmwinkel der aus den Düsen einer Düsenanordnung austretenden
Gasstrahlen betragsmäßig im Bereich von 0° bis 90° variiert sein.
Besonders geeignet als Düsen für das Einbringen
konzentrierter Gasstrahlen zwecks Erzeugung der
erfindungsgemäß angestrebten Gasströmungen in die
Glühofenkammer haben sich so genannte "Jet-Rohre"
erwiesen, wie sie beispielsweise in der DE 10 2004 047 985 AI beschrieben sind.
Ein besonders intensiver Austausch zwischen der jeweiligen Gasströmung und dem zu behandelnden Stahlflachprodukt ergibt sich dann, wenn die Gasströmungen spiralförmig um das zu behandelnde Band umlaufen. Um eine solche
spiralförmige, insbesondere hoch turbulent strömende
Gasströmung zu erzeugen, kann es zweckmäßig sein, die Düsen mindestens einer der Düsenanordnungen so
auszurichten, dass mindestens eine dieser Düsen einen Gasstrahl ausbringt, der in Richtung der Unterseite des zu behandelnden Stahlflachprodukts gerichtet ist, während mindestens eine andere Düse einer der Düsenanordnungen einen Gasstrahl ausbringt, der in Richtung der Oberseite des zu behandelnden Stahlflachprodukts gerichtet ist.
Optimalerweise ist dabei eine an der einen Längsseite des Förderwegs zur Unterseite des zu behandelnden
Stahlflachprodukts gerichtete Düse, deren Gasstrahl die Gasströmung unter das zu behandelnde Stahlflachprodukt lenkt, einer an der anderen Längsseite positionierten Düse zugeordnet, deren Gasstrahl auf die Oberseite des zu behandelnden Stahlflachprodukts gerichtet ist, um den Gasstrahl zur Oberseite des zu behandelnden
Stahlflachprodukts zu lenken.
Unterstützt werden kann die Ausbildung der gewünschten spiralförmig das zu behandelnde Stahlflachprodukt
umströmenden Gasströmungen zusätzlich dadurch, dass die Längsseitenflächen der Glühofenkammer im Querschnitt gesehen konkav gewölbt sind. An den konkav, insbesondere einer regelmäßigen Krümmung folgend eingewölbten
Längsseitenflächen werden die auf die Längsseitenwände treffenden Gasströmungen bei minimierten
Strömungsverlusten so abgelenkt, dass sich eine besonders gleichmäßige um das Stahlflachprodukt umlaufende
Strömungswalze bildet. Durch die Anordnung und Ausrichtung der Düsen der
erfindungsgemäß vorgesehenen Düsenanordnungen kann
zusätzlich der Ausgangspunkt bestimmt werden, von dem aus die jeweilige Gasströmung in Richtung des Eingangs oder Ausgangs der Glühofenkammer strömt. Abhängig von dem Druck der Atmosphäre, die am Ein- bzw. Ausgang jeweils ansteht, kann es dabei zweckmäßig sein, den Ursprung der
Gasströmungen längs des Förderwegs des zu behandelnden Stahlflachprodukts in Richtung des Eingangs oder des
Ausgangs zu verschieben. Eine regelungstechnisch besonders gut beherrschbare Konstellation ergibt sich dabei dann, wenn in Bezug auf die Längserstreckung der Glühofenkammer die zum Eingang gerichtete Gasströmung und die zum Ausgang gerichtete Gasströmung jeweils in der Mitte der
Glühofenkammer ihren Ursprung haben.
Optimale Strömungsverhältnisse innerhalb der
erfindungsgemäß ausgebildeten Glühofenkammer ergeben sich dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der aus den
Düsenanordnungen jeweils austretenden Gasstrahlen
60 - 180 m/s beträgt.
Grundsätzlich eignet sich die erfindungsgemäße
Ausgestaltung einer Vorrichtung für sämtliche im Durchlauf erfolgenden Behandlungen von Stahlflachprodukten, bei denen durch den intensiven Kontakt des jeweils durch die indirekt beheizte Glühofenkammer geförderten
Stahlflachprodukts mit einer gezielt vorgegebenen
Ofenatmosphäre ein besonderer Zustand der Oberfläche des Stahlflachprodukts hergestellt werden soll. Als besonders effektiv erweist sich der Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dann, wenn sie mehrere
Ofenkammern umfasst, die nacheinander vom zu behandelnden Stahlflachprodukt durchlaufen werden, wobei mindestens eine der Ofenkammern in der hier erläuterten
erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist. -So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in eine Linie zum Vorbereiten eines Stahlflachprodukts für ein Schmelztauchbeschichten eingebunden sein. Hierzu kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung neben der in der hier erläuterten
erfindungsgemäßen Weise mit Düsen versehenen Ofenkammer mindestens mit einer weiteren Ofenkammer kombiniert sein, in der das zu behandelnde Stahlflachprodukt eine weitere Behandlung unter einer Atmosphäre durchläuft, die sich von der Atmosphäre der erfindungsgemäß ausgebildeten
erstgenannten Glühofenkammer unterscheidet.
Bevorzugt ist dabei die erfindungsgemäß ausgebildete Ofenkammer zwischen zwei Glühofenkammern angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Stahlflachprodukt in der der erfindungsgemäß ausgebildeten Glühofenkammer vorgelagerten Glühkammer zunächst auf eine für die Behandlung in der erfindungsgemäß ausgebildeten Glühofenkammer erforderliche Temperatur gebracht wird, anschließend durch die
erfindungsgemäß ausgebildete Glühofenkammer geleitet wird und daraufhin in die der erfindungsgemäß ausgebildeten Glühofenkammer nachgelagerte weitere Glühofenkammer gelangt, wo es eine abschließende Behandlung erfährt.
Für die Vorbereitung eines Stahlflachprodukts für das Schmelztauchbeschichten kann es beispielsweise zweckmäßig sein, vor oder hinter der erfindungsgemäß ausgebildeten Ofenkammer eine weitere Kammer anzuordnen. Dabei kann beispielsweise die Oberfläche des Stahlflachprodukts für eine nachfolgende Schmelztauchbeschichtung mit einer metallischen Schutzschicht zunächst oxidiert und
anschließend reduziert werden. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann in diesem Fall eine Behandlungslinie sein, in der das zu beschichtende Stahlband zunächst in der erfindungsgemäß mit Düsen bestückten ersten
Glühofenkammer des indirekt beheizten Glühofens oxidiert und anschließend in einer unmittelbar an den Ausgang der zum Oxidieren verwendeten Glühofenkammer anschließenden zweiten Kammer des indirekt beheizten Glühofens einer Reduktionsbehandlung unterzogen wird. Genauso kann der erfindungsgemäß ausgebildeten Ofenkammer eine weitere Kammer vorgelagert sein, in der das Stahlflachprodukt zunächst unter einer reduzierend wirkenden Atmosphäre wärmebehandelt wird, um dann in der erfindungsgemäßen Kammer einer Oxidation und in einer daran anschließenden Ofenkammer wieder einer reduzierenden Wärmebehandlung unterzogen zu werden. Die Separation der
Oxidationsatmosphäre in der erfindungsgemäß ausgebildeten Oxidationskammer von der Reduktionsatmosphäre in der vor- oder nachgelagerten Reduktionskammer erfolgt dabei jeweils durch die in der Oxidations-Glühofenkammer erfindungsgemäß erzeugte, gegen den Ausgang der Oxidations-Glühofenkammer strömende Gasströmung, unterstützt durch den in der
Oxidations-Glühofenkammer ebenfalls erfindungsgemäß aufrechterhaltenen Überdruck.
Im Fall, dass die erfindungsgemäß ausgebildete
Glühofenkammer zum Oxidieren des Stahlbands genutzt werden soll, sind die Düsen der erfindungsgemäß vorgesehenen Düsenanordnungen an eine N2- und eine 02-Versorgung angeschlossen. Der in die jeweilige Düse einströmende N2- oder 02-Gasstrom ist dabei vorteilhafterweise einstellbar, um die Zusammensetzung der in der Glühofenkammer erzeugten Atmosphäre gezielt einstellen zu können. Typischerweise besteht dabei der über in die Düsen der zum Oxidieren vorgesehenen, erfindungsgemäß ausgestatteten
Glühofenkammer eingebrachte Gasstrahl aus einem
N2/02-Gemisch, das zum wesentlichen Teil aus N2 mit einem 02-Anteil von 0,01 - 20 Vol.-% besteht. Optimale Wirkungen ergeben sich dabei in der Praxis dann, wenn der
Sauerstoff-Anteil des N2/02-Gemischs 0,01 - 5 Vol.-% beträgt .
Die Reaktion des zu behandelnden Stahlflachprodukts mit der in der erfindungsgemäß ausgebildeten Glühofenkammer vorhandenen Atmosphäre kann dadurch unterstützt werden, dass die Temperatur des zu behandelnden Stahlflachprodukts beim Durchlauf durch die Glühofenkammer im Bereich von 450 - 950 °C gehalten wird. Temperaturverluste des
Stahlflachprodukts durch den Kontakt mit den aus den erfindungsgemäß vorgesehenen Düsenanordnungen
ausströmenden Gasstrahlen können dabei dadurch verhindert werden, dass die Temperatur der in die Glühofenkammer eingebrachten Gasstrahlen 100 - 1050 °C beträgt.
Mit der Erfindung steht somit eine Vorrichtung zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts zur Verfügung, bei deren für die Praxis besonders
wichtigen Ausgestaltung durch Verwendung von geeigneten, im Inneren der Glühofenkammer angebrachten Düsen,
beispielsweise so genannter Jet-Rohre, ein Reaktionsmedium, z. B. ein Oxidationsmedium, wie O2 oder ein N2/02-Gemisch, so hoch turbulent aufgegeben wird, dass mindestens zwei auseinander laufende spiralförmige
Gasströmungen entstehen. Diese spiralförmigen Strömungen umströmen das durch die Glühofenkammer laufende
Stahlflachprodukt. Um die spiralförmige Strömung innerhalb der Glühofenkammer zu erzeugen, werden vorzugsweise drei oder mehr Düsenanordnungen in der Glühofenkammer
verwendet .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch :
Fig. 1 eine Vorrichtung zum im Durchlauf erfolgenden
Behandeln eines Stahlflachprodukts in Draufsicht;
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Schnitt
entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie X-X.
Die Vorrichtung V zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln des als kalt- oder warmgewalzten Stahlband vorliegenden Stahlflachprodukts S umfasst eine erste Glühofenkammer 1, in der das Stahlflachprodukt S einer Oxidationsbehandlung unterzogen wird, eine unmittelbar vor der ersten
Glühofenkammer 1 angeordnete zweite Glühkammer 2a und eine an die Glühofenkammer 1 angeschlossene zweite
Glühofenkammer 2b. In den Glühofenkammern 2a, 2b wird das Stahlflachprodukt S einer Reduktionsbehandlung unterzogen. Die Glühofenkammern 1,2a, 2b sind Teil eines indirekt beheizten Glühofens 3 des RTF-Typs, in dessen Mitte die Glühofenkammer 1 sitzt. Das jeweils zu behandelnde Stahlflachprodukt S wird durch den Glühofen 3 in konventioneller Weise mittels einer der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellten
Fördereinrichtung auf einem linear horizontal verlaufenden Förderweg 4 durch die Glühofenkammern 1,2a, 2b
transportiert und tritt dabei in Förderrichtung F von der Glühofenkammer 2a kommend über einen an der einen
Stirnseite der Glühofenkammer 1 ausgebildeten Eingang 5 in die Glühofenkammer 1 ein. Über den an der
gegenüberliegenden Stirnseite der Glühofenkammer 1 angeordneten Ausgang 6 verlässt das Stahlflachprodukt S die Glühofenkammer 1 wieder und tritt in die unmittelbar darauf folgende Kammer 2b des Glühofens 3 ein. Der Eingang 5 der Glühofenkammer 1 bildet so den Ausgang der ihr vorgelagerten Glühofenkammer 2a. Genauso bildet der
Ausgang 6 der Glühofenkammer 1 gleichzeitig den Eingang der nachfolgend durchlaufenen Glühofenkammer 2b.
Die Innenflächen 7,8 der Längswände 9,10 der
Glühofenkammer 1 sind von deren Innenraum her gesehen mit einer gleichmäßigen Krümmung konkav eingewölbt.
In der Glühofenkammer 1 sind in Förderrichtung F entlang des Förderwegs 4 verteilt Düsenanordnungen D1,D2
vorgesehen. Die erste Düsenanordnung Dl umfasst dabei sechs einzelne Düsen 11 - 16, während die zweite
Düsenanordnung D2 fünf einzelne Düsen 17 - 21 umfasst.
Die Düsen 11 - 16 der Düsenanordnung Dl sind längs des Förderwegs 4 so positioniert, dass die erste Düse 11 in unmittelbarer Nachbarschaft des Eingangs 5, die sechste Düse 16 in unmittelbarer Nachbarschaft des Ausgangs 6 der Glühofenkammer 1 und die restlichen vier Düsen 12 - 15 in gleichmäßigen Abständen zueinander verteilt zwischen den Düsen 11 und 16 positioniert sind.
In vergleichbarer Weise sind die Düsen 17 - 21 der
Düsenanordnung D2 auf der gegenüberliegenden Seite des Förderwegs 4 so positioniert, dass die erste Düse 17 benachbart zum Eingang 5, die fünfte Düse 21 benachbart zum Ausgang 6 der Glühofenkammer 1 und die restlichen drei Düsen 18 - 20 in gleichmäßigen Abständen zueinander verteilt zwischen den Düsen 17 und 21 positioniert sind. In Förderrichtung F betrachtet sitzen die Düsen 17 - 21 auf diese Weise jeweils in dem Abschnitt des Förderwegs, in dem zwischen zwei Düsen 11 - 16 der Düsenanordnung Dl jeweils ein Freiraum vorhanden ist.
Wie in Fig. 1 beispielhaft für die Düsen 17 - 21 der
Düsenanordnung D2 gezeigt, sind die beispielsweise als Jet-Rohre bekannter Bauart ausgebildeten Düsen 11 - 21 jeweils an eine N2-Versorgung 22 und eine O2- ersorgung 23 angeschlossen. Der Zufluss an N2 und 02 zu den Düsen
11 - 21 und damit das als konzentrierter Gasstrahl G jeweils aus den Düsen 11 - 21 austretende Gasgemisch können dabei individuell für jede Düse 11 -21 über Ventile 24,25 eingestellt werden.
Genauso kann für jede Düse 11 - 21 sowohl der
Anströmwinkel a , unter dem der von der jeweiligen Düse 11 - 21 abgegebene Gasstrahl G in Draufsicht gesehen
(Fig. 1) das zu behandelnde Stahlflachprodukt S anströmt, als auch der Anstellwinkel ß , unter dem der Gasstrahl im Querschnitt gesehen (Fig. 2) auf das Stahlflachprodukt S trifft, individuell eingestellt werden.
Der jeweils auf eine quer zur Förderrichtung F
ausgerichtete Ebene bezogene Anströmwinkel α der Düsen 11 - 16 ist betragsmäßig im Winkelbereich von 30° bis 85° variiert, wobei die dem Eingang 5 zugeordnete Düse 11 unter einem Anströmwinkel α von ca. 30° in Richtung des Eingangs 5 und die dem Ausgang 6 zugeordnete Düse 16 in entgegengesetzter Richtung ebenfalls unter einem
Anströmwinkel α von 30° in Richtung des Ausgangs 6
ausgerichtet ist. Ebenso sind die in Förderrichtung F auf die Düse 11 folgenden Düsen 12,13 unter einem
Anströmwinkel α in Richtung des Eingangs 5 gerichtet, wobei der Anströmwinkel α der Düse 12 größer als der
Anströmwinkel α der Düse 11 und der Anströmwinkel α der Düse 13 mit ca. 85° wiederum größer als der Anströmwinkel α der Düse 12 ist. Die auf die Düse 13 in Förderrichtung F folgenden Düsen 14,15 sind dagegen wie die Düse 16 in Richtung des Ausgangs 6 der Glühofenkammer 1 gerichtet. Dabei entspricht jeweils betragsmäßig der Anströmwinkel α der Düse 14 wieder dem Anströmwinkel α der Düse 13 und der Anströmwinkel α der Düse 15 dem Anströmwinkel α der Düse 12.
Der ebenfalls jeweils auf eine quer zur Förderrichtung F ausgerichtete Ebene bezogene Anströmwinkel der Düsen 17 - 21 ist betragsmäßig im Winkelbereich von 0° bis 30° variiert, wobei die dem Eingang 5 zugeordnete Düse 17 unter einem Anströmwinkel α von ca. 30° in Richtung des Eingangs 5 und die dem Ausgang 6 zugeordnete Düse 21 in entgegengesetzter Richtung ebenfalls unter einem
Anströmwinkel α von ca. 30° in Richtung des Ausgangs 6 ausgerichtet ist. Ebenso ist die in Förderrichtung F auf die Düse 17 folgende Düse 18 unter einem Anströmwinkel α in Richtung des Eingangs 5 gerichtet, wobei der
Anströmwinkel α der Düse 18 größer als der Anströmwinkel α der Düse 17 ist. Die in Förderrichtung F vor der Düse 21 angeordnete Düse 20 ist betragsmäßig unter demselben
Anströmwinkel α in Richtung des Ausgangs 6 gerichtet. Die in der Mitte der Düsenanordnung D2 angeordnete Düse 19 ist dagegen unter einem Anströmwinkel α von 0° zum Förderweg 4 ausgerichtet, so dass der aus dieser Düse 19 austretende Gasstrahl G das zu behandelnde Stahlflachprodukt S unter einem rechten Winkel trifft.
Gleichzeitig sind die Düsen 11 - 16 der Düsenanordnung Dl zur Unterseite US des Stahlflachprodukts S gerichtet und die Düsen 17 - 21 der Düsenanordnung D2 zur Oberseite OS des Stahlflachprodukts S gerichtet.
Durch diese Anordnung der Düsen 11 - 21 bilden die aus den Düsen 11 - 21 austretenden Gasstrahlen G gemeinsam zwei Gasströmungen G1,G2, von denen die eine Gasströmung Gl in Form einer das zu behandelnde Stahlflachprodukt S nach Art einer spiralförmig turbulent umlaufenden Strömungswalze in Richtung des Eingangs 5 und die andere Gasströmung G2 in gleicher Weise wie das zu behandelnde Stahlflachprodukt S nach Art einer in entgegengesetzter Richtung spiralförmig turbulent umlaufenden Strömungswalze auf den Ausgang 6 der Glühofenkammer 1 zuströmt. Der Ursprung der GasStrömungen G1,G2 liegt dabei etwa in der Mitte der Länge des Förderwegs 4 im Bereich der Düse 19, deren quer zum Förderweg 4 ausgebrachter Gasstrahl G durch den von den Gasstrahlen G der gegenüberliegend angeordneten, in Richtung des Eingangs 5 bzw. des Ausgangs 6 gerichteten Düsen 13,14 bewirkten Impuls in zwei in entgegengesetzte Richtungen strömende Teilströme geteilt wird, aus denen sich die Gasströmungen G1,G2 bilden.
Durch jeden der aus den Düsen 13,18,12,17 und 11
austretenden Gasstrahlen G erhält die Gasströmung Gl einen neuen Impuls und zusätzlichen Volumenstrom, so dass ihr spiralförmig um den Förderweg 4 und das auf ihm
transportierte Stahlflachprodukt S umlaufenden Verlauf mit hoher Konzentration bis zum Eingang 5 aufrechterhalten bleibt .
Genauso führen die aus den Düsen 14,20,15,21 und 16 austretenden Gasstrahlen G der Gasströmung G2 neue
Strömungsenergie und zusätzliches Volumen zu, so dass die ebenfalls spiralförmig um das den Förderweg 4 und das darauf transportierte Stahlflachprodukt S umlaufende Gasströmung G2 den Ausgang 6 der Glühofenkammer 1 mit hoher Strömungsenergie erreicht.
Der Gaszufluss zu der Glühofenkammer 1 wird insgesamt so geregelt, dass in der Glühofenkammer 1 laufend ein
Überdruck von mindestens 0,001 bar gegenüber der
Umgebungsatmosphäre U aufrechterhalten bleibt.
Eine effektive Abdichtung der Glühofenkammer 1 gegenüber der in der in Förderrichtung vor bzw. hinter der ersten Glühofenkammer 1 angeordneten Glühofenkammern 2a, 2b vorhandenen, jeweils H2-haltigen Reduktionsatmosphäre Rl,R2 wird zudem dadurch erreicht, dass insbesondere die aus den dem Eingang 5 nächst gelegenen Düsen 11,17 ausgebrachten Gasstrahlen G die zum Eingang 5 drängende Reduktionsatmosphäre Rl der Glühofenkammer 2a und die aus den zum Ausgang 6 nächst drängenden Düsen 16,21
ausgebrachten Gasstrahlen G die H2-haltige
Reduktionsgasatmosphäre R2 der Glühofenkammer 2b von der Glühofenkammer 1 wegdrängen. Darüber hinaus bilden die 02-haltigen Gasstrahlen G der Düsen 16,21 oder die aus dem Ausgang 6 ausströmende Gasströmung G2 durch Reaktion von H2 und 02 außerhalb der Glühofenkammer 1 gezielt H20, so dass auch in den jeweiligen Gasstrahl G oder die
Gasströmung G2 gelangende jeweilige Reduktionsatmosphäre R1,R2 sicher am Eindringen in die Glühofenkammer 1 gehindert wird.
BEZUGSZEICHEN
1 Glühofenkammer (Oxidations-Glühofenkammer )
2a in Förderrichtung F vor der Glühofenkammer 1
angeordnete Glühofenkammer (Reduktions- Glühofenkämmer)
2b in Förderrichtung F hinter der Glühofenkammer 1 angeordnete Glühofenkammer (Reduktions- Glühofenkämmer)
3 Glühofen
4 linearer Förderweg durch die Glühofenkammern 1,2
5 Eingang der Glühofenkammer 1
6 Ausgang der Glühofenkammer 1
7,8 Innenflächen der Längswände 9,10
9, 10 Längswände der Glühofenkammer 1
11-16 einzelne Düsen der Düsenanordnung Dl
17-21 einzelne Düsen der Düsenanordnung D2
22 N2-Versorgung
23 02-Versorgung
24,25 Ventile α Anströmwinkel
ß Anstellwinkel
D1,D2 Düsenanordnungen
F Förderrichtung des Stahlflachprodukts S
G Gasstrahlen
G1,G2 Gasströmungen
OS Oberseite des Stahlflachprodukts S
Rl Reduktionsatmosphäre der Glühofenkammer 2a
R2 Reduktionsatmosphäre der Glühofenkammer 2b
S Stahlflachprodukt
U Umgebungsatmosphäre
US Unterseite des Stahlflachprodukts S
V Vorrichtung zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines als kalt- oder warmgewalztes Stahlband vorliegenden Stahlflachprodukts S

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts (S) , mit einer indirekt beheizten Glühofenkammer (1), mit einer
Fördereinrichtung (F) zum kontinuierlichen Fördern des Stahlflachprodukts (S) über einen von einem Eingang (5) der Glühofenkammer (1) zu einem Ausgang (6) der Glühofenkammer (1) führenden Förderweg (4) und mit Düsenanordnungen (D1,D2) zum Einspeisen von in Bezug auf das Stahlflachprodukt (S) reaktivem Atmosphären-Gas in die Glühofenkammer (1),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine erste Düsenanordnung (Dl), aus der während der Behandlung ein Gasstrahl (G) austritt, der eine in Richtung des Eingangs (5) der Glühofenkammer (1) gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden
Stahlflachprodukts (S) überstreichende erste
Gasströmung (Gl) bewirkt, und eine zweite
Düsenanordnung (D2) vorgesehen sind, aus der während der Behandlung ein Gasstrahl (G) austritt, der eine in Richtung des Ausgangs (6) der Glühofenkammer (1) gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden
Stahlflachprodukts (S) überstreichende zweite
Gasströmung (G2) bewirkt. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine
Regeleinrichtung vorgesehen ist, die den Zustrom an Atmosphären-Gas zur Glühofenkammer (1) derart regelt, dass im Behandlungsbetrieb in der
Glühofenkammer (1) ein Überdruck von mindestens 0,001 bar gegenüber dem Umgebungsdruck (U)
aufrechterhalten ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düsenanordnungen (D1,D2) jeweils mindestens eine einzelne Düse (11-16; 17-21) umfassen, die einen konzentrierten Gasstrahl (G) ausbringt, der in Bezug auf die Förderrichtung (F) des zu behandelnden
Stahlflachprodukts (S) unter jeweils einem
bestimmten Anströmwinkel (a) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die
Anströmwinkel (oc) der aus den Düsen (11-16; 17-21) einer Düsenanordnung (D1,D2) austretenden
Gasstrahlen (G) im Bereich von 0° bis 90° variiert sind .
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die
Ausrichtung der Düsen (11-16; 17-21) individuell einstellbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine der Düsen (11-16) einer der
Düsenanordnungen (Dl) einen Gasstrahl (G) ausbringt, der in Richtung der Unterseite (US) des zu
behandelnden Stahlflachprodukts (S) gerichtet ist, während mindestens eine andere Düse (17-21) einer der Düsenanordnungen (D2) einen Gasstrahl (G) ausbringt, der in Richtung der Oberseite (OS) des zu behandelnden Stahlflachprodukts (S) gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düsen (11-16; 17-21) der Düsenanordnungen
(D1,D2) an eine 2- und eine 02-Versorgung (22,23) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der in die jeweilige Düse (11-16; 17-21) einströmende N2- oder 02-Gasstrom einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Längsseitenflächen (7,8) der Glühofenkammer (1) im Querschnitt gesehen konkav gewölbt sind.
10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Glühofenkammer (1) mit mindestens einer zweiten Glühofenkammer (2) verbunden ist, in der das zu behandelnde Stahlflachprodukt (S) eine weitere
Behandlung unter einer Atmosphäre (R) durchläuft, die sich von der Atmosphäre der ersten
Glühofenkammer (1) unterscheidet.
11. Verfahren zum Behandeln eines Stahlflachprodukts
(5) , bei dem das Stahlflachprodukt (S) im
kontinuierlichen Durchlauf durch eine indirekt beheizte Glühofenkammer (1) von deren Eingang (5) zu deren Ausgang (6) gefördert wird, wobei in der
Glühofenkammer (1) eine in Bezug auf das
Stahlflachprodukt (S) reaktive Atmosphäre
aufrechterhalten wird, die über Düsenanordnungen
(D1,D2) in die Glühofenkammer (1) eingebracht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mit einer der Düsenanordnungen (D1,D2) eine erste gegen den Eingang (5) der Glühofenkammer (1) gerichtete, die Oberfläche des zu behandelnden
Stahlflachprodukts (S) überstreichende Gasströmung
(Gl) erzeugt wird und d a s s mit einer zweiten Düsenanordnung (D1,D2) eine zweite gegen den Ausgang
(6) der Glühofenkammer (1) gerichtete, die
Oberfläche des zu behandelnden Stahlflachprodukts (S) überstreichende Gasströmung (G2) erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
Gasströmungen (Gl,G2) spiralförmig um das zu
behandelnde Stahlflachprodukt (S) umlaufen.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in Bezug auf die Längserstreckung der Glühofenkammer (1) die zum Eingang (5) gerichtete Gasströmung (Gl) und die zum Ausgang (6) gerichtete Gasströmung (G2) jeweils in der Mitte der Glühofenkammer (1) ihren Ursprung haben .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der aus den Düsen (11-16; 17-21) der
Düsenanordnungen (D1,D2) jeweils austretende
Gasstrahl (G) ein N2/C>2-Gemisch ist, dessen 02-Anteil 0,01 - 20 Vol.-% beträgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Strömungsgeschwindigkeit der aus den
Düsenanordnungen (D1,D2) jeweils austretenden
Gasstrahlen (G) 60 - 180 m/s beträgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Temperatur des zu behandelnden
Stahlflachprodukts (S) 450 - 950 °C beträgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Temperatur der in die Glühofenkammer (1)
eingebrachten Gasstrahlen (G) 100 - 1050 °C beträgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s während der Behandlung in der Glühofenkammer (1) ein Überdruck der reaktiven Atmosphäre von mindestens 0,001 bar gegenüber dem Umgebungsdruck
aufrechterhalten wird.
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