WO2015165799A1 - Düseneinrichtung und verfahren zur behandlung eines stahlflachproduktes - Google Patents

Düseneinrichtung und verfahren zur behandlung eines stahlflachproduktes Download PDF

Info

Publication number
WO2015165799A1
WO2015165799A1 PCT/EP2015/058818 EP2015058818W WO2015165799A1 WO 2015165799 A1 WO2015165799 A1 WO 2015165799A1 EP 2015058818 W EP2015058818 W EP 2015058818W WO 2015165799 A1 WO2015165799 A1 WO 2015165799A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
nozzle device
opening
secondary opening
outer tube
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/058818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias ADAMS
Joachim HÜLSTRUNG
Jens Peter
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Steel Europe Ag, Thyssenkrupp Ag, Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh filed Critical Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Priority to JP2016565269A priority Critical patent/JP6608846B2/ja
Priority to EP15718220.5A priority patent/EP3137834B1/de
Priority to KR1020167033601A priority patent/KR102487313B1/ko
Priority to ES15718220T priority patent/ES2725896T3/es
Publication of WO2015165799A1 publication Critical patent/WO2015165799A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases, or liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/767—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material with forced gas circulation; Reheating thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/561—Continuous furnaces for strip or wire with a controlled atmosphere or vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases, or liquids
    • F27D2007/023—Conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • F27D2007/063—Special atmospheres, e.g. high pressure atmospheres

Definitions

  • the present invention relates to a nozzle device and a method for treating a flat steel product.
  • Such a nozzle device is intended to convey gas or a gas mixture as close as possible to a flat steel product, so that the gas or gas mixture conveyed to the flat steel product can purposefully nitrate, or embroider or carburize, the steel flat product, in particular its surface.
  • the flat steel product is present as a treadmill that passes through a continuous furnace for
  • Heat treatment is promoted.
  • the treatment for example nitriding or embroidering or carburizing, the strength of the flat steel product finally leaving the continuous furnace can advantageously be increased without negatively affecting its extensibility.
  • the nozzle devices usually consist of tubes with an outlet opening at the end of which the gas or the gas mixture emerges. Due to the one-sided feeding into the pipe ultimately creates an undesirable slope in the airfoil along the outlet opening.
  • Flow profile of the gas or gas mixture that meets the flat steel product from the document DE 10 201 1 056 823 A1 an opening arrangement with different sized opening sizes.
  • the individual opening sizes are such designed to counteract a potential pressure drop along the flow direction in the exit area.
  • the object of the present invention is achieved by a nozzle device for surface conditioning or treatment of a flat steel product, wherein the
  • Nozzle means comprises an outer tube and an inner tube disposed within the outer tube, wherein the inner tube has a primary opening for feeding a the
  • nozzle device through-flowing gas in an outer tube and the outer tube has a secondary opening for the escape of the gas from the nozzle means in the direction of Stahlflach encounters, wherein the primary opening and the secondary opening are arranged offset from one another along a circumferential direction.
  • Primary opening for secondary opening realize a spatially homogeneous gas stream emerging from the secondary opening, which "irradiates" the flat steel product as homogeneously as possible, preferably in its entire width Otherwise, without the construction with inner and outer tubes, an undesirable gradual flow would occur along an exit port due to a one-sided feed of the gas into the nozzle device
  • Temperatures of the gas or gas mixture influenced such that give different flow velocity along the outlet opening.
  • the nozzle device according to the invention can be a homogeneous flow profile along the
  • the circulation direction is essentially determined by the circumference of the inner tube or of the outer tube.
  • the circumference of the outer tube or the inner tube defined by a cutting plane extending along a direction perpendicular to a longitudinal direction, wherein the longitudinal direction is predetermined essentially by the general course of the inner and outer tube.
  • a flow direction of the gas or gas mixture flowing through the nozzle device runs essentially as far as the primary opening parallel to the longitudinal direction and is then deflected, for example by approximately 90 °.
  • the primary opening and the secondary opening are essentially determined by the circumference of the inner tube or of the outer tube.
  • the circumference of the outer tube or the inner tube defined by a cutting plane extending along a direction perpendicular to a longitudinal direction, wherein the longitudinal direction is predetermined essentially by the general course of the inner and outer tube.
  • a flow direction of the gas or gas mixture flowing through the nozzle device runs essentially as far as the primary opening parallel to the longitudinal direction and is then deflected, for example by approximately 90
  • the exit surface of the inner tube is smaller than that of the outer tube. Furthermore, it is provided that the outlet surface of the inner tube is circular and the
  • Outlet opening of the outer tube is designed slot-like.
  • the outer tube has a slot with a slot width which is smaller than 8 mm, preferably smaller than 6 mm and particularly preferably smaller than 4 mm.
  • the primary opening and the secondary nozzle opening are offset by 90 ° to 180 ° relative to one another along the direction of rotation. This geometrical configuration allows a particularly homogeneous profile for the gas emerging from the secondary opening
  • the primary opening and / or the secondary opening have a gas guidance system for aligning a flow direction of the gas flow.
  • the gas control system is part of the secondary opening and has
  • the nozzle device has a plurality of primary openings and / or a plurality of secondary openings.
  • the nozzle device comprises a plurality of primary openings, which are arranged on opposite sides of the inner tube and in each case in the circumferential direction for example by 90 ° to the secondary opening.
  • the primary openings within a region which extends parallel to the secondary opening, arranged regularly, preferably equidistantly, to each other.
  • the primary openings are in their position aligned at the secondary opening.
  • the primary openings are distributed symmetrically about a first center on the inner tube, which lies in the same plane perpendicular to the longitudinal extent of the tubes as a second
  • Secondary openings there are an even number of primary openings, preferably four primary openings, which are always arranged in pairs along the longitudinal extent of the inner tube and facing each other, (in each case in
  • Circulation direction offset by, for example, 90 ° to each other to the secondary opening are arranged). Due to the constructive composition of different primary openings in the area, which is spanned by the secondary opening, can be beneficial to the
  • the primary opening is arranged in the region of the secondary opening and / or
  • the secondary opening is aligned with a treadmill comprising the flat steel product, wherein the secondary opening is less than 25 cm, preferably less than 15 cm and particularly preferably less than 10 cm away from the treadmill.
  • the treadmill moves along a running direction past the nozzle device and the secondary opening is oriented, preferably with its gas guidance system, in such a way that the exiting gas or gas mixture has a flow direction that is substantially perpendicular to the treadmill.
  • the secondary opening extends substantially over a width of the treadmill, wherein the width of the treadmill extends substantially along a direction perpendicular to a running direction of the treadmill.
  • the spatially homogeneous flow profile ensures that the finished flat steel product is surface conditioned as evenly as possible along its width. This advantageously prevents fluctuations in strength occurring along the width of the finished flat steel product.
  • Shielding gas includes. Through the use of nitrogen and / or the protective gas, the gas pulse is advantageously increased in such a way that an entrained by the treadmill boundary layer can be broken and a direct reaction of the ammonia with the treadmill, d. H. the flat steel product is made possible.
  • the nozzle device is a static mixer for mixing ammonia with optionally nitrogen and / or a
  • the pipe system supplies a further inner pipe with gas
  • the further inner pipe comprises a further primary opening for introducing the gas into a further outer pipe at least partially enclosing the further inner pipe
  • the outer pipe has a secondary opening for the exit of the gas from the nozzle device in the direction of the flat steel product.
  • the treadmill is conveyed for example via deflection rollers such that the further secondary opening is arranged at a different location of a treadmill stretch of the treadmill.
  • the gas emerging from the secondary opening surface-conditioned a first side of the flat steel product, wherein the emerging from the further secondary opening gas, a second side of the
  • the flat steel product can advantageously be surface conditioned on both sides.
  • the nozzle device is a supply pipe system for supplying ammonia, nitrogen and / or inert gas for static mixer, wherein the feed pipe system respectively means for measuring and controlling the volume flow
  • the nozzle device is arranged in a continuous furnace for heat treatment of the steel product.
  • Another object of the present invention is a method for
  • the gas or gas mixture in a first process step, is supplied to the inner tube, in a second process step, the gas or the gas mixture is introduced through the primary opening into the outer tube and wherein in a third process step, the gas or the gas mixture exits through the secondary opening from the outer tube of the nozzle means and surface conditioned the flat steel product.
  • FIG. 1 shows a nozzle device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a nozzle device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows, in two different plan views, the nozzle device according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of the nozzle device according to the second exemplary embodiment of the present invention. Embodiments of the invention
  • FIG. 1 shows a nozzle device 10 for the treatment or surface conditioning of a flat steel product 3 according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • a nozzle device 10 is preferably an integral part of a continuous furnace, through which the flat steel product as a treadmill 33, d. H. as steel belt, is transported through. In the continuous furnace that experiences
  • Flat steel product is fed to a gas or gas mixture, for example, for nitriding.
  • a gas or gas mixture for example, for nitriding.
  • the strength of the flat steel product can be increased without its extensibility being significantly affected.
  • Thinner flat steel products 3 can be realized for consistent strength requirements on a finished product. The resulting savings in material can then lead to significant cost savings.
  • nitriding or carburizing is the way the gas supply to the steel flat product 33, which is essentially determined by the nozzle device 10.
  • gas for surface conditioning for example, nitriding is first an inner tube 1 of the nozzle device 10 is supplied.
  • Inner tube 1 the gas leaves the inner tube 1 and is in an outer tube 2, the
  • Inner tube 1 at least partially sheathed, fed. From there, the gas then leaves the nozzle device 10 via a secondary opening 12.
  • the primary opening 11 and the secondary opening 12 are defined along a circumferential direction which is essentially defined by the circumference of the inner tube 1 or of the outer tube 2 (running along the cross section) is arranged offset from one another.
  • the primary opening 1 1 is offset from the secondary opening 12 by, for example, 90 °.
  • the primary opening 1 1 and the secondary opening 12 are arranged in a common region of the nozzle device 10.
  • the secondary opening 12 is arranged in the part of the outer tube 2, which at least partially surrounds the primary opening 1 1. It is further envisaged that the
  • Secondary opening 12 on the treadmill 33 d. H. on the flat steel product, is directed.
  • the relative arrangement of the primary opening 1 1 to the secondary opening 12 is prevented in an advantageous manner - as would be expected without inner tube 1 - the gas flows out of the serving as an outlet opening secondary port 12 asymmetrically, the gas along the secondary opening 12 and over a width of the treadmill 33
  • Exit speeds from the secondary opening 12 result. Instead, can be through a nozzle device 10 with the primary opening 1 1 in the inner tube 1 and the
  • the secondary opening 12 has a gas control system 5.
  • the gas control system 5 serves for aligning the gas or gas mixture emerging from the secondary opening 12 and thus for the targeted placement of the gas flowing out of the nozzle device 10 onto the flat steel product.
  • the gas control system 5 preferably has two converging regions of the outer tube 2, which form a beak-like opening. A slot between the two converging areas of the outer tube forms the secondary opening 12.
  • the gas is supplied to the inner tube 1 and / or the further inner tube V via a pipe system 14 from a static mixer 18.
  • a static mixer 18 ammonia for nitriding the
  • Tread surface entrained boundary layer can be broken. As a result, an immediate reaction of the flat steel product with the ammonia can be achieved, which ultimately leads to a more effective nitriding and thus the quality of the nitrided
  • Zubuchrohrsystem 13 ammonia, nitrogen and / or an inert gas is supplied.
  • the protective gas comprises a hydrogen-nitrogen mixture.
  • the flow is monitored by means for measuring the volume flow 17 or flow meter.
  • the nozzle device 10 also includes means for controlling the volume flow and the amount of the respective gas supplied to the static mixer.
  • a substance composition at the secondary opening 12 or the further secondary opening 12 'can advantageously be adapted simply and directly to the dosage or composition desired for the particular nitriding.
  • the nozzle device 10 the gases from a first reservoir 21, for example for ammonia, and a second reservoir 22, for example, refers to nitrogen.
  • the piping installation after the static mixer is identical / symmetrical. Consequently the pressure losses in both branches are identical in order to achieve similar impulses on both sides of the treadmill.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a nozzle device 10 according to a second exemplary embodiment of the present invention. While the outer tube 2 is essentially recognized in the left-hand illustration, the outer tube 2 on the right-hand side is shown so transparent that the inner tube 1 inside the outer tube 2 can be seen in the illustration. Preferably, it is provided that the inner tube 1 and the outer tube 2 are arranged coaxially. But it is also conceivable in an alternative embodiment that the inner tube 1 offset from one
  • Central axis B is disposed within the outer tube 2.
  • the inner tube 1 could be arranged in an area opposite the secondary opening 12 within the outer tube 2.
  • Pipe system 14 in which the gas or gas mixture is supplied on one side, is arranged.
  • the gas leaves the inner tube 1, for example via four primary openings or other, not shown, preferably symmetrically arranged primary openings, which are arranged in pairs in opposite areas of the inner tube 1.
  • the pairs arranged primary openings 1 1 are arranged in the direction of rotation in each case by 90 ° to the secondary opening 12, for example.
  • an accumulated or integral exit area of the primary openings 11 is smaller than an exit area of the secondary opening 12.
  • the exit area is the area over which the gas is fed from the inner tube 1 into the outer tube 2 or the area which the gas leaves the nozzle device 10 to understand.
  • the flow direction of the gas or gas mixture is directed by means of the gas control system 5 targeted to the flat steel product.
  • the gas control system 5 preferably has two extensions 23 of the outer tube 2, whose distance from each other along a direction parallel to the flow direction A of the secondary opening 2 emerging gas tapering direction.
  • the foothills 23 may be formed in a straight line or curved.
  • FIG. 3 shows two different top views of the nozzle device 10 according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the exit surface of the primary openings 1 1 and in the lower figure, the secondary opening 12 in plan view.
  • the primary openings 1 1 and the primary opening 1 1 relative to the secondary opening with respect to one of Outer tube and inner tube defined longitudinal direction) centered.
  • the projection (in a direction perpendicular to the longitudinal direction) of a center of the secondary opening 12 substantially to a central between two primary openings 1 1 arranged region of the inner tube 12.
  • the distance between two primary openings 1 1 along the longitudinal direction is smaller than the extent of the secondary opening 12 along the longitudinal direction. In particular, this extends
  • Gas supply system 5 along the entire extent of Sekundaro réelle 12. It is further provided that the flow direction of the gas or gas mixture is deflected substantially by, for example, 90 ° by the arrangement of the primary opening 1 1 and the secondary opening 12.
  • FIG. 4 shows the cross section of the nozzle device 10 according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the secondary opening 12 is arranged between two imaginary planes 24, each comprising at least one primary opening 1 1.
  • the secondary opening 12 is arranged centrally between these two imaginary planes.
  • a slot width 25 of the secondary opening 12 is defined by the successive extensions 23 of the gas-conducting system 5.
  • the slot width 25 is smaller than the extension of the inner tube 1 along a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the slit width 25 is less than 8 mm, preferably less than 6 mm and particularly preferably less than 4 mm.
  • the extensions 23 of the gas control system 5 are preferably made at least partially of the same material as the outer tube 2.
  • an inner diameter of the outer tube 2 is less than 300 mm, preferably less than 280 mm and more preferably less than 260 mm and an inner diameter of the inner tube 1 is less than 100 mm, preferably less than 90 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Düseneinrichtung zur Behandlung eines Stahlflachproduktes vor, wobei die Düseneinrichtung ein Außenrohr und ein innerhalb des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr umfasst, wobei das Innenrohr eine Primäröffnung zum Einspeisen eines die Düseneinrichtung durchströmenden Gases in ein Außenrohr und das Außenrohr eine Sekundäröffnung zum Austreten des Gases aus der Düseneinrichtung in Richtung des Stahlflachproduktes aufweist, wobei die Primäröffnung und die Sekundäröffnung entlang einer Umlaufrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

BESCHREIBUNG
Titel Düseneinrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachproduktes
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düseneinrichtung und ein Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachproduktes.
Solch eine Düseneinrichtung ist dafür vorgesehen, Gas oder ein Gasgemisch möglichst nah an ein Stahlflachprodukt zu befördern, damit das an das Stahlflachprodukt geförderte Gas oder Gasgemisch das Stahlflachprodukt, insbesondere dessen Oberfläche gezielt zu kondi- tionieren, beispielsweise zu nitrieren bzw. aufzusticken oder aufzukohlen. Typischerweise liegt das Stahlflachprodukt als Laufband vor, das durch einen Durchlaufofen zur
Wärmebehandlung gefördert wird. Durch die Behandlung, beispielsweise das Nitrieren bzw. Aufsticken oder das Aufkohlen lässt sich in vorteilhafter Weise die Festigkeit des den Durchlaufofen schließlich verlassenden Stahlflachprodukts erhöhen, ohne dabei dessen Dehnungsfähigkeit negativ zu beeinflussen.
Die durch die Oberflächenkonditionierung bewirkte Qualitätsverbesserung am
Stahlflachprodukt hängt dabei entscheidend von der Gaszufuhr und der
Gaszusammensetzung über die Düseneinrichtung ab. Maßgebend dabei ist die Fähigkeit der Düseneinrichtung, das Stahlflachprodukt möglichst homogen mit dem Gas oder Gasgemisch zu„bestrahlen" und wie groß der für die Oberflächenkonditionierung, beispielsweise das Nitrieren verantwortliche Teil des Gases oder des Gasgemisches ist, der bis an eine
Oberfläche des Stahlflachprodukt gelangt. Üblicherweise bestehen die Düseneinrichtungen aus Rohren mit einer Austrittsöffnung an deren Ende das Gas oder das Gasgemisch austritt. Durch das einseitige Einspeisen in das Rohr entsteht letztendlich ein unerwünschtes Gefälle im Strömungsprofil entlang der Austrittsöffnung.
Der Stand der Technik kennt als erfolgreiche Maßnahme zur Homogenisierung des
Strömungsprofils des Gases oder Gasgemisches, das auf das Stahlflachprodukt trifft, aus der Druckschrift DE 10 201 1 056 823 A1 eine Öffnungsanordnung mit unterschiedlich dimensionierten Öffnungsgrößen. Dabei sind die einzelnen Öffnungsgrößen derart ausgestaltet, dass sie einem potenziellen Druckabfall entlang der Strömungsrichtung im Austrittsbereich entgegenwirken.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bereits bestehende Düseneinrichtungen zur Oberflächenkonditionierung eines Stahlflachprodukts weiter zu verbessern. Es wäre dabei besonders wünschenswert einen räumlich homogen auf das Stahlflachprodukt treffenden Gas- oder Gasgemisch-Strom zu realisieren, um damit die Qualität des schließlich gefertigten Stahlflachprodukts zu erhöhen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Düseneinrichtung zur Oberflächenkonditionierung bzw. Behandlung eines Stahlflachproduktes, wobei die
Düseneinrichtung ein Außenrohr und ein innerhalb des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr umfasst, wobei das Innenrohr eine Primäröffnung zum Einspeisen eines die
Düseneinrichtung durchströmenden Gases in ein Außenrohr und das Außenrohr eine Sekundäröffnung zum Austreten des Gases aus der Düseneinrichtung in Richtung des Stahlflachproduktes aufweist, wobei die Primäröffnung und die Sekundäröffnung entlang einer Umlaufrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Gegenüber dem Stand der Technik lässt sich durch das versetzte Anordnen der
Primäröffnung zur Sekundäröffnung ein räumlich homogen aus der Sekundäröffnung austretender Gasstrom realisieren, der das Stahlflachprodukt, vorzugsweise in seiner gesamten Breite, möglichst homogen„bestrahlt". Insbesondere wird dabei ausgenutzt, dass sich durch die gewählte Geometrie die Aufenthaltszeit in der Düseneinrichtung gleichmäßig auf das Gas oder das Gasgemisch verteilt. Ohne die Konstruktion mit Innen- und Außenrohr würden andernfalls entlang einer Austrittsöffnung aufgrund einer einseitigen Einspeisung des Gases in die Düsenvorrichtung ein unerwünschtes graduelles
Strömungsgeschwindigkeitsprofil ergeben. Zudem wird das Ausströmungsverhalten bei Düseneinrichtungen gemäß dem Stand der Technik durch die unterschiedlichen
Temperaturen des Gases oder Gasgemischs derart beeinflusst, dass sich unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit entlang der Austrittsöffnung ergeben. Mit der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung lässt sich hingegen ein homogenes Strömungsprofil entlang der
Sekundaröffnung, die die Funktion der Austrittsöffnung übernimmt, realisieren.
Dabei ist die Umlaufrichtung im Wesentlichen durch den Umfang des Innenrohrs oder des Außenrohrs festgelegt. Insbesondere ist der Umfang des Außenrohrs bzw. des Innenrohrs durch eine entlang einer senkrecht zu einer Längsrichtung verlaufenden Schnittebene festgelegt, wobei die Längsrichtung im Wesentlichen durch den generellen Verlauf des Innen- und Außenrohrs vorgegeben ist. Insbesondere verläuft eine Strömungsrichtung des durch die Düseneinrichtung durchströmenden Gases oder Gasgemisches im Wesentlichen bis zu der Primäröffnung parallel zur Längsrichtung und wird dann umgelenkt, beispielsweise um etwa 90°. Vorzugsweise weisen die Primäröffnung und die Sekundäröffnung
Austrittsflächen auf, durch die das Gas oder das Gasgemisch durchgeführt wird, wenn es vom Innenrohr in das Außenrohr eingespeist wird bzw. aus dem Außenrohr austritt.
Vorzugsweise ist die Austrittsfläche des Innenrohrs kleiner als die des Außenrohrs. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Austrittsfläche des Innenrohrs kreisförmig und die
Austrittsöffnung des Außenrohrs schlitzartig ausgestaltet ist. Insbesondere weist das Außenrohr einen Schlitz mit einer Schlitzbreite auf, die kleiner ist als 8 mm, bevorzugt kleiner als 6 mm und besonders bevorzugt kleiner als 4 mm ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Primäröffnung und die Sekundärdüsenöffnung entlang der Umlaufrichtung im Wesentlichen um 90° bis 180° zueinander versetzt sind. Durch diese geometrische Ausgestaltung lässt sich für das aus der Sekundaröffnung tretende Gas ein besonders homogenes Profil der
Strömungsgeschwindigkeit bewirken.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Primäröffnung und/oder die Sekundäröffnung ein Gasleitsystem zum Ausrichten einer Strömungsrichtung des Gasstroms aufweisen. Vorzugsweise ist das Gasleitsystem Teil der Sekundäröffnung und weist
Ausläufer aus, die unter Bildung eines Austrittschlitzes schnabelartig ausgestaltet sind bzw. in Richtung des Gasstroms zusammenlaufen. Dadurch lässt sich der Gasstrom gezielt auf einen Bereich des Laufbandes richten bzw. fokussieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Düseneinrichtung eine Mehrzahl an Primäröffnungen und/oder eine Mehrzahl an Sekundäröffnungen aufweist. Vorzugsweise umfasst die Düseneinrichtung mehrere Primäröffnungen, die auf einander gegenüberliegenden Seiten am Innenrohr und jeweils in Umlaufrichtung um beispielsweise 90° zur Sekundäröffnung angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Primäröffnungen innerhalb eines Bereiches, der sich parallel zur Sekundäröffnung erstreckt, regelmäßig, vorzugsweise äquidistant, zu einander angeordnet. Insbesondere sind die Primäröffnungen in ihrer Position ausgerichtet an der Sekundäröffnung. Beispielsweise liegen die Primäröffnungen symmetrisch verteilt um einen ersten Mittelpunkt auf dem Innenrohr, der in derselben senkrecht zur Längserstreckung der Rohre verlaufenden Ebene liegt wie ein zweiter
Mittelpunkt der Sekundäröffnung. Vorzugsweise gibt es mehr Primäröffnungen als
Sekundäröffnungen. Insbesondere gibt es eine gerade Anzahl an Primäröffnungen, vorzugsweise vier Primäröffnungen, die immer paarweise entlang der Längserstreckung des Innenrohrs angeordnet sind und einander gegenüber liegen, (wobei sie jeweils in
Umlaufrichtung um beispielsweise 90° zueinander versetzt zur Sekundäröffnung angeordnet sind). Durch das konstruktive Zusammensetzen von verschiedenen Primäröffnungen in dem Bereich, der durch die Sekundäröffnung aufgespannt wird, lässt sich vorteilig das
Strömungsgeschwindigkeitsprofil entlang der Sekundäröffnung weiter verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass
— die Primäröffnung im Bereich der Sekundäröffnung angeordnet ist und/oder
— das Innenrohr und das Außenrohr koaxial angeordnet sind. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise dafür sorgen, dass möglichst alle Teile des Gases bzw. Gasgemischs dieselbe Wegstrecke in der Düseneinrichtung zurücklegen. Dies wirkt sich letztendlich positiv auf das Profil der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Sekundaröffnung aus. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Sekundäröffnung auf ein das Stahlflachprodukt umfassendes Laufband ausgerichtet ist, wobei die Sekundäröffnung weniger als 25 cm, bevorzugt weniger als 15 cm und besonders bevorzugt weniger als 10 cm von dem Laufband entfernt ist. Insbesondere bewegt sich das Laufband entlang einer Laufrichtung an der Düseneinrichtung vorbei und die Sekundäröffnung wird, vorzugsweise mit ihrem Gasleitsystem, so ausgerichtet, dass das austretende Gas oder Gasgemisch eine Strömungsrichtung aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zum Laufband verläuft. Durch die Reduktion des Abstandes lässt sich in vorteilhafter Weise der Anteil am Gas vergrößern, der es bis zu einer Oberfläche des Stahlflachprodukts schafft, um dort für die gewünschte Oberflächenkonditionierung, beispielsweise Nitrieren oder Aufkohlen zu sorgen. Umso höher dieser Anteil für das beispielsweise Nitrieren oder Aufkohlen ist, desto höher ist die
Festigkeit, ohne die Dehnungsfähigkeit des gefertigten Stahlflachprodukts bedeutend zu beinträchtigen. Insbesondere ist es dann möglich, die Dicke der Stahlflachprodukte zu reduzieren, ohne Festigkeitsverluste befürchten zu müssen. Dadurch lässt sich schließlich Material bei der Herstellung eines aus dem Stahlflachprodukt gefertigten Produkts einsparen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass sich die Sekundäröffnung im Wesentlichen über eine Breite des Laufbands erstreckt, wobei die Breite des Laufbandes sich im Wesentlichen entlang einer senkrecht zu einer Laufrichtung des Laufbandes verläuft. Durch das räumlich homogene Strömungsprofil lässt sich sicherstellen, dass das gefertigte Stahlflachprodukt entlang seiner Breite möglichst gleichmäßig oberflächenkonditioniert wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass es zu Festigkeitsschwankungen entlang der Breite des gefertigten Stahlflachprodukts kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das die
Düseneinrichtung durchströmende Gas Ammoniak und ggf. Stickstoff und/oder ein
Schutzgas umfasst. Durch die Verwendung von Stickstoff und/oder des Schutzgases wird in vorteilhafter Weise der Gasimpuls derart erhöht, dass eine von dem Laufband mitgeführte Grenzschicht durchbrochen werden kann und eine direkte Reaktion des Ammoniaks mit dem Laufband, d. h. dem Stahlflachprodukt, ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Düseneinrichtung einen statischen Mischer zum Mischen von Ammoniak mit ggf. Stickstoff und/oder einem
Schutzgas aufweist, wobei ein Rohrsystem das Gas in das Innenrohr weiterleitet. Dadurch lässt sich in einfacher und unkomplizierter Weise ein homogenes Gasgemisch realisieren, um über die gesamte Breite der Sekundäröffnung ein konstantes Gasgemisch
bereitzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Rohrsystem ein weiteres Innenrohr mit Gas versorgt, wobei das weitere Innenrohr eine weitere Primäröffnung zum Einleiten des Gases in ein das weitere Innenrohr zumindest teilweise ummantelnde weitere Außenrohr umfasst, wobei das Außenrohr eine Sekundäröffnung zum Austreten des Gases aus der Düseneinrichtung in Richtung des Stahlflachproduktes aufweist. Dabei ist es denkbar, dass das Laufband beispielsweise über Umlenkrollen derart gefördert wird, dass die weitere Sekundäröffnung an einer anderen Stelle einer Laufbandstrecke des Laufbands angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das aus der Sekundäröffnung austretende Gas eine erste Seite des Stahlflachproduktes oberflächenkonditioniert, wobei das aus der weiteren Sekundäröffnung austretende Gas eine zweite Seite des
Strahlflachproduktes oberflächenkonditioniert. Dadurch lässt sich das Stahlflachprodukt in vorteilhafter Weise beidseitig oberflächenkonditionieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Düseneinrichtung ein Zuführrohrsystem zum Zuführen von Ammoniak, Stickstoff und/oder Schutzgas zum statischen Mischer aufweist, wobei das Zuführrohrsystem jeweils Mittel zum Messen und Steuern des Volumenstroms
— der einzelnen Gase und/oder
— eines Gasgemischs aus Ammoniak, Stickstoff und/oder dem Schutzgas aufweist. Mit Hilfe der Mess- und Steuervorrichtungen lässt sich in vorteilhafter Weise die Menge und/oder die
Zusammensetzung des Gases oder Gasgemisches steuern und an die optimalen
Voraussetzungen für ein erfolgreiches Nitrieren anpassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Düseneinrichtung in einem Durchlaufofen zur Wärmebehandlung des Stahlproduktes angeordnet ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Oberflächenkonditionierung eines Stahllaufbandes in einem Durchlaufofen zur
Wärmebehandlung des Stahlproduktes mit einer erfindungsgemäßen Düseneinrichtung. Mit einer solchen Düseneinrichtung lässt sich ein Stahlflachprodukt realisieren, dessen
Oberflächenkonditionierung im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten effektiver ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegende Erfindung ist es vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt das Gas oder Gasgemisch dem Innenrohr zugeführt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt das Gas oder das Gasgemisch durch die Primäröffnung in das Außenrohr eingeleitet wird und wobei in einem dritten Verfahrensschritt das Gas oder das Gasgemisch durch die Sekundäröffnung aus dem Außenrohr aus der Düseneinrichtung austritt und das Stahlflachprodukt oberflächenkonditioniert. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise ein Verfahren zur Verfügung stellen, bei dem aufgrund des effektiven beispielsweise Nitrierens oder Aufkohlens und der daraus folgenden erhöhten Festigkeit, dünnere
Stahlflachprodukte herstellen kann. Die sich daraus ergebenden Materialersparnisse, vorzugsweise bei einer Massenproduktion eines Produkts aus dem Stahlflachprodukt, führen zu einer signifikanten Kostenersparnis in der Produktion.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt eine Düseneinrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Düseneinrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 3 zeigt in zwei verschiedenen Draufsichten die Düseneinrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 4 zeigt eine Schnittansicht die Düseneinrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Figur 1 ist eine Düseneinrichtung 10 zur Behandlung bzw. Oberflächenkonditionierung eines Stahlflachproduktes 3 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine solche Düseneinrichtung 10 ist vorzugsweise integraler Bestandteil eines Durchlaufofens, durch den das Stahlflachprodukt als Laufband 33, d. h. als Stahlband, durchtransportiert wird. Im Durchlaufofen erfährt das
Stahlflachprodukt zur Materialverbesserung eine Wärmebehandlung, bei der dem
Stahlflachprodukt ein Gas oder Gasgemisch beispielsweise zum Nitrieren zugeführt wird. Beispielsweise herrscht im Durchlaufofen mindestens die Rekristallisationstemperatur des Stahlflachproduktes. Durch das beispielsweise Nitrieren bzw. Aufsticken oder Aufkohlen lässt sich die Festigkeit des Stahlflachprodukts erhöhen, ohne dass seine Dehnungsfähigkeit wesentlich beeinflusst wird. Für gleichbleibende Festigkeitsanforderungen an ein gefertigtes Produkt lassen sich dann dünnere Stahlflachprodukte 3 realisieren. Die daraus resultierende Materialersparnis kann dann zu einer signifikanten Kostenersparnis führen.
Entscheidend für die Qualitätsverbesserung durch die Oberflächenkonditionierung, beispielsweise das Nitrieren oder Aufkohlen ist die Art und Weise der Gaszufuhr zum Stahlflachprodukt 33, die im Wesentlichen festgelegt wird durch die Düseneinrichtung 10. Für die Düseneinrichtung 10 ist es hierbei vorgesehen, dass das durch die Düseneinrichtung 10 geleitete Gas zur Oberflächenkonditionierung beispielsweise Nitrieren zunächst einem Innenrohr 1 der Düseneinrichtung 10 zugeführt wird. Über eine Primäröffnung 1 1 im
Innenrohr 1 verlässt das Gas das Innenrohr 1 und wird in ein Außenrohr 2, das das
Innenrohr 1 zumindest teilweise ummantelt, eingespeist. Von dort aus verlässt das Gas dann die Düseneinrichtung 10 über eine Sekundäröffnung 12. Hierbei sind die Primäröffnung 1 1 und die Sekundäröffnung 12 entlang einer Umlaufrichtung, die im Wesentlichen durch den (entlang des Querschnitts verlaufenden) Umfang des Innenrohrs 1 bzw. des Außenrohrs 2 festgelegt ist, zueinander versetzt angeordnet. Insbesondere ist die Primäröffnung 1 1 gegenüber der Sekundäröffnung 12 um beispielsweise 90° versetzt. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass die Primäröffnung 1 1 und die Sekundäröffnung 12 in einem gemeinsamen Bereich der Düseneinrichtung 10 angeordnet sind. Insbesondere ist die Sekundäröffnung 12 in dem Teil des Außenrohrs 2 angeordnet, das die Primäröffnung 1 1 zumindest teilweise ummantelt. Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass die
Sekundäröffnung 12 auf das Laufband 33, d. h. auf das Stahlflachprodukt, gerichtet ist. Durch die relative Anordnung der Primäröffnung 1 1 zur Sekundäröffnung 12 wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass - wie es ohne Innenrohr 1 zu erwarten wäre - das Gas aus der als Auslassöffnung dienenden Sekundäröffnung 12 unsymmetrisch herausströmt, das Gas entlang der Sekundäröffnung 12 und über eine Breite des Laufbands 33
unterschiedliche Temperaturen aufweist und sich schließlich unterschiedliche
Austrittsgeschwindigkeiten aus der Sekundäröffnung 12 ergeben. Stattdessen lässt sich durch eine Düseneinrichtung 10 mit der Primäröffnung 1 1 im Innenrohr 1 und der
Sekundäröffnung 12 im Außenrohr 2 ein über die Sekundäröffnung 12 bzw. die Breite des Laufbandes 33 homogenes, d. h. gleichmäßiges und -förmiges Austrittsverhalten des Gases realisieren. Dadurch wird die Gaszufuhr von der Düseneinrichtung 10 zum Stahlflachprodukt 3 verbessert. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Sekundäröffnung 12 mindestens so breit ist wie die Breite des Laufbandes 33. Dabei ist die Sekundäröffnung 12 derart relativ zum Laufband ausgerichtet, dass ihre längste Seite im Wesentlichen senkrecht zur
Förderrichtung des Laufbandes 33 verläuft. Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass die Sekundäröffnung 12 ein Gasleitsystem 5 aufweist. Das Gasleitsystem 5 dient hierbei dem Ausrichten des aus der Sekundäröffnung 12 austretenden Gases bzw. Gasgemischs und damit dem gezielten Platzieren des aus der Düseneinrichtung 10 ausströmenden Gases auf dem Stahlflachprodukt. Das Gasleitsystem 5 weist vorzugsweise zwei aufeinander zulaufende Bereiche des Außenrohrs 2 auf, die eine schnabelartige Öffnung bilden. Ein Schlitz zwischen den beiden aufeinander zulaufenden Bereichen des Außenrohres bildet dabei die Sekundäröffnung 12. Weiterhin ist es vorgesehen, dass es neben dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 auch noch ein im Wesentlichen baugleiches weiteres Innenrohr V mit einer weiteren Primäröffnung 1 1 ' sowie ein weiteres Außenrohr 2' mit einer weiteren Sekundäröffnung 12' gibt. Mit Hilfe dieser zweiten Anordnung aus weiterer Sekundäröffnung 12' und weiterer Primäröffnung 1 1 ' ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Stahlflachprodukt auf einer ersten Seite mit einem aus der Sekundär-öffnung 12 austretenden Gas beispielsweise zu nitrieren und auf einer zweiten Seite mit einem aus der weiteren Sekundäröffnung 12' tretendem Gas ebenfalls zu nitrieren, wodurch das Stahlflachprodukt in vorteilhafter Weise beidseitig beispielsweise nitriert wird. Für ein solch beidseitiges Nitrieren wird das Stahlflachprodukt vorzugsweise über
Umlenkrollen 31 geführt, wobei die weitere Sekundäröffnung 12' und die Sekundäröffnung 12 entlang einer Förderrichtung des Stahlflachprodukts räumlich separiert sind.
Weiterhin ist es dabei vorgesehen, dass dem Innenrohr 1 und/oder dem weiteren Innenrohr V das Gas über ein Rohrsystem 14 von einem statischen Mischer 18 das Gas zugeführt wird. Vorzugsweise wird im statischen Mischer 18 Ammoniak für das Nitrieren des
Stahlflachprodukts mit einem Gasgemisch aus Stickstoff und/oder einem Schutzgas vermischt. Das Zusetzen des Stickstoffs und des Schutzgases verbessern das Nitrieren, indem sie für einen höheren Gasimpuls sorgen, mit dem wiederum eine von einer
Laufbandoberfläche mitgeschleppte Grenzschicht durchbrochen werden kann. Dadurch lässt sich eine sofortige Reaktion des Stahlflachprodukts mit dem Ammoniak realisieren, was schließlich zu einem effektiveren Nitrieren führt und damit die Qualität des nitrierten
Stahlflachprodukts weiter verbessert.
Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass dem statischen Mischer 18 über ein
Zuführrohrsystem 13 Ammoniak, Stickstoff und/oder ein Schutzgas zugeführt wird.
Vorzugsweise umfasst das Schutzgas ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch .Für eine besonders kontrollierte Zufuhr der Gase ist es dabei vorgesehen, dass der Durchfluss durch Mittel zum Messen der Volumenstroms 17 bzw. Durchflussmesser überwacht wird.
Insbesondere umfasst die Düseneinrichtung 10 auch Mittel zum Steuern des Volumenstroms und der Menge des jeweiligen Gases, die dem statischen Mischer zugeführt wird.
Beispielsweise ist ein solches Mittel ein Ventil 16, das in das Zuführrohrsystem 13 integriert ist. Dadurch lässt sich eine Stoffzusammensetzung an der Sekundäröffnung 12 bzw. der weiteren Sekundäröffnung 12' in vorteilhafter Weise einfach und direkt an die für das jeweilige Nitrieren gewünschte Dosierung bzw. Zusammensetzung anpassen. Dabei ist es vorgesehen, dass die Düseneinrichtung 10 die Gase aus einem ersten Reservoir 21 , z.B. für Ammoniak, und einem zweiten Reservoir 22, z.B. für Stickstoff, bezieht. Zur Sicherstellung, dass durch beide gezeigten Düseneinrichtungen ein identischer Volumenstrom fließt, ist die Rohrleitungsverlegung nach dem statischen Mischer identisch/symmetrisch gewählt. Somit sind die Druckverluste in beiden Zweigen identisch, um auf beiden Seiten des Laufbandes gleichartige Impulse zu erzielen. Alternativ können auch nicht dargestellte
Regelungseinrichtungen installiert werden, um gleiche Impulse zu erhalten. In Figur 2 ist in einer perspektivischen Ansicht einer Düseneinrichtung 10 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Während man in der linken Abbildung im Wesentlichen das Außenrohr 2 erkennt, ist das Außenrohr 2 auf der rechten Seite derart transparent dargestellt, dass man das Innenrohr 1 innerhalb des Außenrohrs 2 in der Abbildung erkennen kann. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Innenrohr 1 und das Außenrohr 2 koaxial angeordnet sind. Es ist aber auch in einer alternativen Ausführungsform vorstellbar, dass das Innenrohr 1 versetzt zu einer
Zentralachse B innerhalb des Außenrohrs 2 angeordnet ist. Beispielsweise könnte das Innenrohr 1 in einem der Sekundäröffnung 12 gegenüberliegenden Bereich innerhalb des Außenrohrs 2 angeordnet sein. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Innenrohr 1 mit der Primäröffnung 1 1 und das Außenrohr 2 mit der Sekundäröffnung 12 am Ende ein
Rohrsystem 14, in das einseitig das Gas bzw. Gasgemisch zugeführt wird, angeordnet ist. Dabei verlässt das Gas das Innenrohr 1 beispielsweise über vier Primäröffnungen bzw. weitere nicht dargestellte vorzugsweise symmetrisch angeordnete Primäröffnungen, die paarweise in einander gegenüberliegenden Bereichen des Innenrohrs 1 angeordnet sind. Die paarweise angeordneten Primäröffnungen 1 1 sind dabei in Umlaufrichtung jeweils um beispielsweise 90° zu der Sekundäröffnung 12 angeordnet. Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine aufsummierte bzw. integrale Austrittsfläche der Primäröffnungen 1 1 kleiner ist als eine Austrittsfläche der Sekundäröffnung 12. Als Austrittsfläche ist die Fläche, über die das Gas vom Innenrohr 1 in das Außenrohr 2 eingespeist wird, oder die Fläche, über die das Gas die Düseneinrichtung 10 verlässt, zu verstehen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Strömungsrichtung des Gases oder Gasgemischs mit Hilfe des Gasleitsystems 5 gezielt auf das Stahlflachprodukt gerichtet wird. Dazu weist das Gasleitsystem 5 vorzugsweise zwei Ausläufer 23 des Außenrohrs 2 auf, deren Abstand zueinander entlang einer parallel zur Strömungsrichtung A des aus der Sekundäröffnung 2 austretenden Gases parallel verlaufenden Richtung verjüngen. Dabei können die Ausläufer 23 geradlinig oder geschwungen geformt sein.
In Figur 3 sind zwei verschiedenen Draufsichten auf die Düseneinrichtung 10 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In der oberen Abbildung erkennt man die Austrittsfläche der Primäröffnungen 1 1 und in der unteren Abbildung die Sekundäröffnung 12 in der Draufsicht. Vorzugsweise sind die Primäröffnungen 1 1 bzw. die Primäröffnung 1 1 gegenüber der Sekundäröffnung (in Bezug zu einer von Außenrohr und Innenrohr festgelegten Längsrichtung) zentriert ausgerichtet. Dabei fällt die Projektion (in eine senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung) eines Mittelpunkts der Sekundäröffnung 12 im Wesentlichen auf einen zentral zwischen zwei Primäröffnungen 1 1 angeordneten Bereich des Innenrohrs 12. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Abstand zwischen zwei Primäröffnungen 1 1 entlang der Längsrichtung kleiner ist als die Erstreckung der Sekundäröffnung 12 entlang der Längsrichtung. Insbesondere erstreckt sich das
Gasleitsystem 5 entlang der gesamten Erstreckung der Sekundaroffnung 12. Weiterhin ist es vorgesehen, dass durch die Anordnung der Primäröffnung 1 1 und der Sekundäröffnung 12 die Strömungsrichtung des Gases oder Gasgemischs im Wesentlichen um beispielsweise 90° umgelenkt wird.
In Figur 4 ist der Querschnitt der Düseneinrichtung 10 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es ist dabei vorgesehen, dass die Sekundäröffnung 12 zwischen zwei gedachten Ebenen 24 angeordnet ist, die jeweils mindestens eine Primäröffnung 1 1 umfassen. Vorzugsweise ist die Sekundäröffnung 12 zentral zwischen diesen beiden gedachten Ebenen angeordnet. Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine Schlitzbreite 25 der Sekundäröffnung 12 durch die aufeinander zulaufenden Ausläufer 23 des Gasleitsystems 5 festgelegt wird. Vorzugsweise ist die Schlitzbreite 25 kleiner als die Erstreckung des Innenrohrs 1 entlang einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung. Insbesondere ist die Schlitzbreite 25 kleiner als 8 mm, bevorzugte kleiner als 6 mm und besonders bevorzugt kleiner als 4 mm. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Ausläufer 23 des Gasleitsystems 5 vorzugsweise zumindest teilweise aus demselben Material wie das Außenrohr 2 gefertigt sind. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das Innenrohr 1 im Querschnitt (entlang einer senkrecht zur Längsrichtung
verlaufenden Richtung) weniger als 45 %, bevorzugt weniger als 40% und besonders bevorzugt weniger als 35 % des durch den Außenrohr 2 festgelegten Bauraum füllt.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass ein Innendurchmesser des Außenrohrs 2 weniger als 300 mm, bevorzugt weniger als 280 mm und besonders bevorzugt weniger als 260 mm und ein Innendurchmesser des Innenrohrs 1 weniger als 100 mm, bevorzugt weniger als 90 mm ist. Bezugszeichenliste
1 Innenrohr
1 ' Weiteres Innenrohr
2 Außenrohr
2' Weiteres Außenrohr
3 Stahlflachprodukt
5 Gasleitsystem
10 Düseneinrichtung
1 1 Primäröffnung
1 1 ' Weitere Primäröffnung
12 Sekundäröffnung
12' Weitere Sekundäröffnung
13 Zuführrohrsystem
14 Rohrsystem
16 Ventil
17 Mittel zum Messen des Volumenstroms
18 statischer Mischer
21 Erstes Reservoir
22 Zweites Reservoir
23 Ausläufer
24 gedachte Ebenen
25 Schlitzbreite
31 Umlenkrolle
33 Laufband/Stahlflachprodukt
A Strömungsrichtung
B Zentralachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Düseneinrichtung (10) zur Behandlung eines Stahlflachproduktes (3), wobei die
Düseneinrichtung (10) ein Außenrohr (2) und ein innerhalb des Außenrohrs (2) angeordnetes Innenrohr (2) umfasst, wobei das Innenrohr (1 ) eine Primäröffnung (1 1 ) zum Einspeisen eines die Düseneinrichtung (10) durchströmenden Gases in ein Außenrohr (2) und das Außenrohr (2) eine Sekundäröffnung (12) zum Austreten des Gases aus der Düseneinrichtung (10) in Richtung des Stahlflachproduktes (3) aufweist, wobei die Primäröffnung (1 1 ) und die Sekundäröffnung (12) entlang einer Umlaufrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
2. Düseneinrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , wobei die Primäröffnung (1 1 ) und die Sekundäröffnung (12) entlang der Umlaufrichtung im Wesentlichen um 90° bis 180° zueinander versetzt sind.
3. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Primäröffnung (1 1 ) und/oder die Sekundäröffnung (12) ein Gasleitsystem (5) zum Ausrichten einer Strömungsrichtung (5) des Gases aufweisen.
4. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Düseneinrichtung (10) eine Mehrzahl an Primäröffnungen (1 1 ) und/oder eine
Mehrzahl an Sekundäröffnungen (12) aufweist.
5. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
— die Primäröffnung (1 1 ) im Bereich der Sekundäröffnung (12) angeordnet ist und/oder
— das Innenrohr (1 ) und das Außenrohr (2) koaxial angeordnet sind.
6. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Sekundäröffnung (12) auf ein das Stahlflachprodukt (3) umfassendes Laufband (33) ausgerichtet ist, wobei die Sekundäröffnung (12) weniger als 25 cm, bevorzugt weniger als 15 cm und besonders bevorzugt weniger als 10 cm vom Laufband (33) entfernt ist.
7. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Sekundäröffnung (12) sich im Wesentlichen über eine Breite des Laufbands (33) erstreckt, wobei die Breite des Laufbandes (33) sich im Wesentlichen entlang einer senkrecht zu einer Laufrichtung des Laufbandes (33) verläuft.
8. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das die Düseneinrichtung (10) durchströmende Gas Ammoniak und ggf. Stickstoff und/oder ein Schutzgas umfasst.
9. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düseneinrichtung (10) einen statischen Mischer (18) zum Mischen von Ammoniak, Stickstoff und/oder einem Schutzgas aufweist, wobei ein Rohrsystem (14) das Gas in das Innenrohr (1 ) weiterleitet.
10. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohrsystem (14) ein weiteres Innenrohr (1 ') mit Gas versorgt, wobei das weitere Innenrohr (1 ') eine weitere Primäröffnung (1 1 ') zum Einleiten des Gases in ein das weitere Innenrohr (1 ') zumindest teilweise ummantelndes weiteres Außenrohr (2') umfasst, wobei das Außenrohr (2') eine weitere Sekundäröffnung (12') zum Austreten des Gases aus der Düseneinrichtung (10) in Richtung des Stahlflachproduktes (3) aufweist.
1 1. Düseneinrichtung (10) gemäß Anspruch 10, wobei das aus der Sekundäröffnung (2) tretendes Gas eine erste Seite des Stahlflachproduktes (3) nitriert, wobei das aus der weiteren Sekundäröffnung (12') austretende Gas eine zweite Seite des
Strahlflachproduktes (3) nitriert.
12. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die
Düseneinrichtung (10) ein Zuführrohrsystem (13) zum Zuführen von Ammoniak, Stickstoff und/oder Schutzgas zum statischen Mischer (18) aufweist, wobei das Zuführrohrsystem (13) jeweils Mittel zum Messen und/oder Steuern des
Volumenstroms (16,17)
— der einzelnen Gase und/oder
— eines Gasgemischs aus Ammoniak, Stickstoff und/oder dem Schutzgas aufweist .
13. Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düseneinrichtung (10) in einem Durchlaufofen zur Wärmebehandlung des Stahlproduktes (3) angeordnet ist.
14. Verfahren zur Oberflächenkonditionierung, insbesondere Nitrieren eines
Stahlflachproduktes (3) in einem Durchlaufofen zur Wärmebehandlung des Stahlflachprodukt (3) mit einer Düseneinrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei in einem ersten Verfahrensschritt Gas dem Innenrohr (1 ) zugeführt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt Gas durch die Primäröffnung (1 1 ) in das Außenrohr (2) eingeleitet wird und wobei in einem dritten Verfahrensschritt Gas durch die Sekundäröffnung (12) aus dem Außenrohr (2) aus der Düseneinrichtung (10) austritt und das Stahlflachprodukt (3) nitriert.
PCT/EP2015/058818 2014-04-30 2015-04-23 Düseneinrichtung und verfahren zur behandlung eines stahlflachproduktes WO2015165799A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016565269A JP6608846B2 (ja) 2014-04-30 2015-04-23 平鋼製品を処理するためのノズル装置および方法
EP15718220.5A EP3137834B1 (de) 2014-04-30 2015-04-23 Düseneinrichtung, deren verwendung und verfahren zur behandlung eines stahlproduktes
KR1020167033601A KR102487313B1 (ko) 2014-04-30 2015-04-23 평강 제품을 처리하기 위한 노즐 디바이스 및 방법
ES15718220T ES2725896T3 (es) 2014-04-30 2015-04-23 Dispositivo de tobera, uso del mismo y procedimiento para el tratamiento de un producto de acero

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106135.7A DE102014106135A1 (de) 2014-04-30 2014-04-30 Düseneinrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Stahlflachproduktes
DE102014106135.7 2014-04-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015165799A1 true WO2015165799A1 (de) 2015-11-05

Family

ID=52998152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/058818 WO2015165799A1 (de) 2014-04-30 2015-04-23 Düseneinrichtung und verfahren zur behandlung eines stahlflachproduktes

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP3137834B1 (de)
JP (1) JP6608846B2 (de)
KR (1) KR102487313B1 (de)
DE (1) DE102014106135A1 (de)
ES (1) ES2725896T3 (de)
TR (1) TR201908935T4 (de)
WO (1) WO2015165799A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014112286A1 (de) 2014-08-27 2016-03-03 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung eines aufgestickten Verpackungsstahls
DE102014116929B3 (de) 2014-11-19 2015-11-05 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung eines aufgestickten Verpackungsstahls, kaltgewalztes Stahlflachprodukt und Vorrichtung zum rekristallisierenden Glühen und Aufsticken eines Stahlflachprodukts
CN112503952A (zh) * 2020-11-26 2021-03-16 东北大学 一种加热炉内气体供给装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176793A (ja) * 1994-12-19 1996-07-09 Nkk Corp 浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方法
WO2014002879A1 (ja) * 2012-06-27 2014-01-03 三菱レイヨン株式会社 炭素繊維束製造用炭素化炉および炭素繊維束の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6058785B2 (ja) * 1981-09-16 1985-12-21 日新製鋼株式会社 連続溶融メツキ装置のノズルヘツダ
DE3503089A1 (de) * 1985-01-30 1986-07-31 Carl Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen Kramer Vorrichtung zur gleichmaessigen beaufschlagung einer planen flaeche mit einem gas
DE3827267A1 (de) * 1988-08-31 1990-03-08 Herbert Koch Begasungseinrichtung fuer waermebehandlungsanlagen mit schutz- oder reaktionsgasbetrieb
JPH076052B2 (ja) * 1988-09-02 1995-01-25 株式会社豊田中央研究所 表面処理方法及びその装置
US4927359A (en) * 1989-04-03 1990-05-22 General Electric Company Fluid distribution apparatus
JPH09217162A (ja) * 1996-02-13 1997-08-19 Sumitomo Metal Ind Ltd ガスワイピングノズル
JP4084667B2 (ja) * 2003-01-10 2008-04-30 新日本製鐵株式会社 金属材料の窒化方法
JP4549081B2 (ja) * 2004-03-11 2010-09-22 Ｊｆｅスチール株式会社 化学蒸着処理の原料ガス供給用ノズル
KR100685031B1 (ko) * 2005-07-14 2007-02-20 주식회사 포스코 강판 냉각용 가스 노즐 장치
WO2008027900A2 (en) * 2006-08-28 2008-03-06 Air Products And Chemicals, Inc. Spray device for spraying cryogenic liquid and spraying method associated to this device
JP5326626B2 (ja) * 2009-02-12 2013-10-30 Ｊｆｅスチール株式会社 連続焼鈍炉のガスジェット冷却装置
JP5877358B2 (ja) * 2011-04-22 2016-03-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 熱処理装置
JP5768661B2 (ja) * 2011-10-31 2015-08-26 トヨタ自動車株式会社 鉄系金属材の表面処理方法及び鉄系金属材の表面処理装置
DE102011056823A1 (de) 2011-12-21 2013-06-27 Thyssen Krupp Steel Europe AG Düseneinrichtung für einen Ofen zum Wärmebehandeln eines Stahlflachprodukts und mit einer solchen Düseneinrichtung ausgestatteter Ofen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176793A (ja) * 1994-12-19 1996-07-09 Nkk Corp 浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方法
WO2014002879A1 (ja) * 2012-06-27 2014-01-03 三菱レイヨン株式会社 炭素繊維束製造用炭素化炉および炭素繊維束の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017528302A (ja) 2017-09-28
KR102487313B1 (ko) 2023-01-12
TR201908935T4 (tr) 2019-07-22
JP6608846B2 (ja) 2019-11-20
ES2725896T3 (es) 2019-09-30
EP3137834B1 (de) 2019-03-27
KR20170002525A (ko) 2017-01-06
EP3137834A1 (de) 2017-03-08
DE102014106135A1 (de) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2510397C2 (de) Vorrichtung zum Texturieren von Garn mit einer Druckluftdüse
EP3092088B1 (de) Schmierung mit spritzdüsen mit mehreren öleintrittsöffnungen
EP3221487B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beschichten eines metallbandes
EP3137834B1 (de) Düseneinrichtung, deren verwendung und verfahren zur behandlung eines stahlproduktes
DE102011050243A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum im Durchlauf erfolgenden Behandeln eines Stahlflachprodukts
CH630287A5 (de) Auftragsvorrichtung zum auftragen von fliessfaehigen, aufschaeumbaren reaktionsmassen.
EP1729900B1 (de) Vorrichtung zum kühlen von blechen und bändern
EP3606682B1 (de) Entzunderungsvorrichtung und verfahren zum chemischen entzundern eines metallbandes
DE10162781A1 (de) Strahlschichtapparat zur chargenweisen oder kontinuierlichen Prozessführung und Verfahren zum Betreiben eines Strahlschichtapparates
WO2017144315A1 (de) Einrichtung und verfahren zur wärmebehandlung eines flacherzeugnisses
DE3004864C2 (de) Vorrichtung zum Aufsprühen eines Treib- und Kühl-Mittelgemisches auf Gußstränge
DE112008000152B4 (de) Ableitvorrichtung
DE2102800B2 (de) Anlage zur thermischen behandlung von walzerzeugnissen im kuehlmittelstrom
EP4214010A1 (de) Verfahren und sprüheinrichtung zur thermischen oberflächenbehandlung eines metallischen produkts
EP0383786B1 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines wasservorhangs
DE102012014665A1 (de) Brenner zum Lichtbogendrahtspritzen
DE102006032377A1 (de) Düsenfeld zur scwebenden Führung und Stabilisierung von Metallbändern
DE1809971A1 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Fluessigkeitsschicht auf Metallbaender oder -bleche,insbesondere Verfahren zum Einoelen von Stahlband,sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
EP2907582B1 (de) Verfahren und Düse zum Mischen und Versprühen von medizinischen Fluiden
DE3935929C2 (de) Vorrichtung zur Schnellkühlung von zylindrischem Halbzeug
DE2605826A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum patentieren von stahldraehten
DE102011118441A1 (de) Anlage und Verfahren zur Behandlung von flachen Substraten
EP4165221A1 (de) Thermische behandlung von bauteilen
DE2426828A1 (de) Vorrichtung zum kuehlen von stangenmaterial
DE102015112476A1 (de) Gasmischanordnung, Prozessieranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Prozessieranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15718220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015718220

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015718220

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016565269

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167033601

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A