專利名稱：：用于行進中的金屬帶材的熱處理的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及對行進中的金屬帶材熱處理的方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術：
：在冶金領域，一般地，已知的本領域技術人員對金屬帶材進行熱處理，以便例如修改金屬的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，進而改善其機械或其它的性能。通過一種特別有利的方式，使金屬帶材行進經(jīng)過多個不同溫度的區(qū)域，該方法可持續(xù)地進行。這使得例如將金屬帶材的熱處理整合到一條連續(xù)生產(chǎn)機組中，具有具備一定的經(jīng)濟效益的優(yōu)點。該類型熱處理方法即為所謂的退火。在退火方法中，金屬被加熱到一高達例如從50(TC到110(TC的溫度，繼而冷卻以修改金屬的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。該方法和其它熱處理方法的一弊端在于其巨大的能量消耗。在鋼鐵生產(chǎn)中，經(jīng)常需要在鋼板預先冷卻之后進行退火處理，例如，在冷軋中。在傳統(tǒng)的連續(xù)退火設備中，鋼板的加熱通過鋼板在輻射管前的行進得到，燃料與空氣燃燒產(chǎn)生的煙氣在輻射管中流動。在這些設備中，已設置對從輻射管中排出的煙道熱量回收以預熱燃燒空氣。然而，考慮到煙道的熱量損失和在退火設備殼體中的漏失，消耗的熱量，盡管有回收，大約是1.7倍于鋼板中重新獲得的熱量，這對應于一60%的效率。典型地，對于800°C的退火，如果燃燒氣體是天然氣，產(chǎn)生每噸鋼50kg的C02?？紤]到在熱循環(huán)之后，鋼的溫度重新回到其初始溫度，即在退火之前的溫度，消耗的熱量全部處于大氣中，和/或在冷卻劑中。如果設備熱的部分的隔熱和煙道上的換熱器的效率的改善可使得提高總體的效率，徹底地減少能量消耗而不觸及與加熱和冷卻系統(tǒng)相同的基礎卻是非常困難的。還設置改善鋼件的冷卻效率，如鋼管，使其經(jīng)受一次連續(xù)退火繼而一多步驟的冷卻。為此實施冷卻氣體級聯(lián)地吹掃在管體上，從一冷卻步驟到前一個，如國際專利申請W000/25076中所描述。該方法盡管在理論上表現(xiàn)優(yōu)良，但卻不能在工業(yè)上應用于大的加熱能力——大約為高于40t/h——鋼板退火機組。實際上，其不能有效地在不同級聯(lián)段間接連地積聚再加熱的和冷卻的氣流。出于此原因，還提出了使用交流換熱(r6g6n6ratifs)的方法，其中至少一部分在金屬帶材冷卻時獲得的熱量用于預熱。這樣的交流換熱方法——在國際專利申請WO2004/063402中描述的且形成了最近的技術狀態(tài)——包括加熱所述金屬帶材；冷卻所述已加熱的金屬帶材；和將所述冷卻中的金屬帶材的所述至少一段部的熱傳遞給所述加熱中的金屬帶材的所述至少一段部，所述熱傳遞方式是通過對所述冷卻和加熱的所述金屬帶材中的每個的至少一部分施加作用。然而，在該技術狀態(tài)下，所述的熱量傳遞通過載熱氣體的流動進行。這體現(xiàn)了不能提供降低的熱傳遞率和要求額外的能量供給以起動載熱氣體流動的弊端。在增加在某個點上的氣體流動率時，熱量傳遞中所有得到的多于使氣體最快流動的必要的附加功補償?shù)臒嵋鉀Q的問題因而即在一行進中的金屬帶材的熱處理方法中減少其能量的消耗。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明中，該問題主要通過傳導方式進行熱量傳遞得以解決。通過此方式，熱量以非常有效的方式傳遞，而不需以做功的形式進行大的額外能量供給。通過傳導方式的熱傳遞是熱傳遞最有效的形式。優(yōu)選地，所述的熱傳遞沿著與所述金屬帶材的行進方向相反的順序從所述加熱中的金屬帶材的多段部向所述冷卻中的金屬帶材的多段部進行。通過此方式，可以進行大量的熱量的傳遞，同時保持適度的溫度梯度，并因而避免了金屬帶材的內(nèi)部拉伸和變形。優(yōu)選地，在所述的金屬帶材的加熱步驟中，所述金屬帶材還通過在金屬帶材外的一加熱源進行加熱。通過該方式，用于推動所述熱傳遞的熱度差在冷卻中的金屬帶材和加熱中的金屬帶材間產(chǎn)生了出來。優(yōu)選地，所述的熱傳遞通過至少一固體導熱元件得以施行，該固體導熱元件與所述加熱中的金屬帶材的一段部和所述冷卻中的金屬帶材的一段部相接觸。通過此方式，在所述加熱中的金屬帶材的所述段部和所述冷卻中的金屬帶材的所述段部間的導熱由所述固體導熱元件保證。優(yōu)選地，所述至少一固體導熱元件是輥子的形式，優(yōu)選地是金屬制的輥子。該輥子可以保證與兩段部行進中的金屬帶材的持續(xù)的接觸，和因而良好的導熱。優(yōu)選地，所述冷卻中的金屬帶材所述段部與所述輥子按至少20(的接觸角接觸，優(yōu)選地為至少30(的接觸角。通過該接觸角，可提供一在輥子和金屬帶材間良好的接觸面和因而良好的熱傳遞。優(yōu)選地，所述加熱中的金屬帶材的所述段部與所述輥子按至少20(的接觸角接觸，優(yōu)選地至少30(的接觸角。優(yōu)選地，在所述冷卻中的金屬帶材的一段部與所述加熱中的金屬帶材的一段部之間的溫度差——在該兩者之間發(fā)生至少一部分所述的通過傳導的熱傳遞——為至少20(TC和/或在500°C以下。該溫度差使得可有一有效的熱傳遞，而不引起金屬帶材的過度的熱沖擊。本發(fā)明也涉及到一熱傳遞裝置，其用于加熱在附加的加熱區(qū)域上游的行進中的金屬帶材和同時在所述附加的加熱區(qū)域的下游將其冷卻。為了進行有效的熱傳遞，而不進行做功形式的有效能量供給，該裝置它包括至少一個固體導熱元件，所述固體導熱元件與處于所述主加熱區(qū)域上游的所述金屬帶材接觸，并且同樣地所述固體導熱元件也與處于所述主加熱區(qū)域下游的所述金屬帶材相接觸，以便在所述下游的金屬帶材的至少一段部和所述上游的金屬帶材的至少一段部之間通過傳導方式傳遞熱量。優(yōu)選地，裝置包括包括一系列多個，例如五個，固體導熱元件，用以在所述主加熱區(qū)域的上游相繼地接觸所述金屬帶材，且同樣地在所述主加熱區(qū)域的下游按與所述金屬帶材行進的方向相反的次序相繼地接觸所述金屬帶材，以在所述下游的金屬帶材的多段部和所述上游的金屬帶材的多段部之間通過傳導方式傳遞熱量。通過該方式，可以保證加熱中的金屬帶材的漸進的加熱，并保證冷卻中的金屬帶材的漸進冷卻，以避免熱沖擊，同時保證有效的熱傳遞。優(yōu)選地，裝置還包括至少一個偏導輥，以在所述主加熱區(qū)域的上游和/或下游的金屬帶材和所述輥子形式的固體導熱元件之間確定一接觸角，優(yōu)選地至少20°。本發(fā)明也關于一熱處理系統(tǒng)，特別地是行進的金屬帶材的連續(xù)退火，其包括一主加熱區(qū)域和一根據(jù)本發(fā)明的熱傳遞裝置。關于本發(fā)明的細節(jié)將在下文中參照附圖進行描述，該描述是示意性的，而非限定性的。圖l是已有方法的簡圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法簡圖，圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的一熱處理系統(tǒng)，圖4示出根據(jù)本發(fā)明一可選實施方式的熱處理系統(tǒng)，圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的一熱傳遞裝置，禾口圖6示出金屬帶材的加熱和冷卻曲線，其可通過圖5上的熱傳遞裝置得到。具體實施例方式在圖1上，示意地示出一常規(guī)的行進中金屬帶材的連續(xù)退火方法。在金屬帶材的清洗1之后，其在一輻射管式爐子中按加熱步驟2從3(TC加熱到800°C。這明確的是，每噸鋼需210kW的額外能量供給Q，以天然氣的形式，通過其燃燒產(chǎn)生每噸鋼50kg的COjP80mg的N0x。然后，為了在金屬帶材的冷卻3中排出熱量Q'直到45(TC，明確的是，每噸鋼需2m3的水，及每噸鋼需20kW電力形式下的額外能量供給W，以使得所述的或者這些冷卻氣體流動。該常規(guī)方法的成本和對環(huán)境的影響因而是不可忽略的。在圖示2上，本發(fā)明的方法的一實施方式示意性地顯示出來。如同圖示1上的常規(guī)方法，金屬帶材在清洗1后加熱。然而，在此方法中，加熱分為一預熱步驟2a——其中金屬帶材從3(TC預熱到450°C，和一在輻射管式爐子中的主加熱步驟2b，其中金屬帶材從450°C加熱到80(TC。在預熱階段2a傳遞給金屬帶材的熱量Q'來自于同一金屬帶材從80(TC到450°C的冷卻3，且得以通過傳導方式傳遞。通過此方法，在輻射管式爐子中只需額外的能量供給Q-Q'，減少了相當于每噸鋼120kW的天然氣消耗，且為此僅產(chǎn)生每噸鋼30kg的C02和45mg的N0X。此外，冷卻可在不消耗水和不需要為使冷卻流體流動進行做功的情況下進行。因而根據(jù)本發(fā)明的方法的成本和對環(huán)境的影響幾乎是較小的。圖示3示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的行進中的金屬帶材5的連續(xù)退火系統(tǒng)4。該系統(tǒng)4包括一通過傳導方式的熱傳遞的裝置6，其用以對金屬帶材5進行預熱2a和冷卻3，和一輻射管8式爐子7，其用以對金屬帶材5進行附加加熱2b。在圖示3上示意的實施方式中，輻射管8式爐子7是立式的。然而，還可以考慮，如圖示4上示意的，作為選擇，輻射管8式爐子7的水平布置。熱傳遞裝置6在圖5上更詳細地示出。金屬帶材5通過入口9進入裝置6中，且沿著方向10經(jīng)過所述裝置6直至爐子7，同時被預熱。在主加熱2b之后，金屬帶材5從爐子中出來并沿著相反的方向11經(jīng)過裝置6直至出離口12，同時被冷卻。裝置6包括一排列的7個導熱輥13和兩排列的偏導輥14，一排列的偏導輥為6個，所述導熱輥13排列的每側(cè)有一排列的偏導輥14。在示意的實施方式中，偏導輥14和導熱輥13都具有一800mm的直徑。然而，每個輥子的可選直徑、及輥子的布置和不同數(shù)目的安排可由本領域技術人員根據(jù)實情考慮。導熱輥13應當具有一直徑，該直徑可按一具有相對減少的旋轉(zhuǎn)速度的方式保證與金屬帶材5的良好接觸面，同時避免金屬帶材5的塑性變形。偏導輥14也應當具有一避免金屬帶材5塑性變形的直徑。根據(jù)金屬帶材5的幾何和機械參數(shù)，導熱輥13和偏導輥14因而可具有例如在400mm到1600mm范圍內(nèi)的直徑。由于金屬帶材5的熱膨脹，冷卻中的金屬帶材5的速度一般性地高于加熱中的速度。多種解決方案可由本領域技術人員進行考慮，用以避免金屬帶材5在導熱輥13上的部分滑動。例如，導熱輥13可具有一可變的角半徑(rayonangulairement)，使得可以在導熱輥13每側(cè)按金屬帶材5的速度調(diào)整導熱輥13的有效半徑。另一可考慮的解決方案是，導熱輥13分為多個徑向段部，具有一個向另一個相對地角運動的一定自由度。當一金屬帶材5和在冷卻時一樣在預熱時經(jīng)過裝置6時，偏導輥14保持在預熱中的金屬帶材5的段部5a和在冷卻中的金屬帶材5的段部5b同時與導熱輥13在接觸角a內(nèi)相接觸。不同的接觸角a均可由本領域技術人員根據(jù)實情考慮。每個導熱輥13因而通過傳導方式，從冷卻中的金屬帶材5的一段部5b向一段部5a加熱中的金屬帶材傳遞熱量。如同金屬帶材5在預熱和冷卻時以相反的方向10，11經(jīng)過裝置6，金屬帶材5在加熱和冷卻時在行進中以相反的順序接觸導熱輥13。該熱傳導因而將在最后冷卻中的金屬帶材5的一段部5b和預熱中的金屬帶材5的第一段部5a中進行，在冷卻中的金屬帶材5和第二段部5a預熱中的金屬帶材5的倒數(shù)第二段部5b間進行，及如是類推。通過該方式，冷卻中與預熱中的金屬帶材5的溫度分別地遵循如圖6上示出的裝置6的曲線15和16。如同在該圖示上可以判斷，該配置使得有一金屬帶材5的漸進的預熱和冷卻。平線段部17對應于導熱輥13溫度，它們中的每個是段部5a和5b的溫度的中間值，相應導熱輥13與段部5a和5b相接觸。表1示出根據(jù)本發(fā)明的熱處理方法的一實施方式的參數(shù)在上述的裝置6中，一粗度(grosseur)為lmm、寬度為1500mm、每小時生產(chǎn)106噸、行進速度為150m/min的金屬帶材5。無論參照特定實施示例的描述的本發(fā)明如何，明顯的是，不同的修改與變化可在不離開如權(quán)利要求書中確定的本發(fā)明的總體范圍內(nèi)進行。因此，描述和圖示應被認為是示意性的而非限制性的。圖示標識l清洗2力口熱2a預熱2b主加熱3冷卻4連續(xù)退火系統(tǒng)5金屬帶材5a預熱中的金屬帶材的段部6熱傳遞裝置7輻射管式爐子8輻射管9進入口10預熱中的金屬帶材的行進方向11冷卻中的金屬帶材的行進方向12出離口13導熱輥14偏導輥15預熱曲線16冷卻曲線17導熱輥溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求行進中的金屬帶材(5)的熱處理方法，包括-加熱(2a，2b)所述金屬帶材(5)；-冷卻(3)所述已加熱的金屬帶材(5)，和-將所述冷卻中的金屬帶材(5)的所述至少一段部(5b)的熱傳遞給所述加熱中的金屬帶材(5)的所述至少一段部(5a)，所述熱傳遞方式是通過對所述冷卻和加熱(3；2a，2b)的所述金屬帶材中的每個的至少一部分施加作用，其特征在于，所述的熱傳遞主要通過傳導進行。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的熱傳遞沿著與所述金屬帶材(5)的行進方向相反的順序從所述加熱中的金屬帶材(5)的多段部(5a)向所述冷卻中的金屬帶材(5)的多段部(5b)進行。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述的金屬帶材的加熱步驟(2a，2b)中，所述金屬帶材還通過在金屬帶材外的一加熱源進行加熱。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，所述的熱傳遞通過至少一固體導熱元件得以施行，該固體導熱元件與所述加熱中的金屬帶材(5)的一段部(5a)和所述冷卻中的金屬帶材(5)的一段部(5b)相接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述至少一固體導熱元件是輥子的形式(13)，優(yōu)選地是金屬制的輥子。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述冷卻中的金屬帶材(5)所述段部(5b)與所述輥子(13)按至少20°的接觸角接觸，優(yōu)選地為至少30。的接觸角。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項所述的方法，其特征在于，所述加熱中的金屬帶材(5)的所述段部(5a)與所述輥子(13)按至少20°的接觸角接觸，優(yōu)選地至少30。的接觸角。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，在所述冷卻中的金屬帶材(5)的一段部(5b)與所述加熱中的金屬帶材(5)的一段部(5a)之間的溫度差一在該兩者之間發(fā)生至少一部分所述的通過傳導的熱傳遞一為至少200°C。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，在所述冷卻中的金屬帶材(5)的一段部(5b)與所述加熱中的金屬帶材(5)的一段部(5a)之間的溫度差一在該兩者之間發(fā)生至少一部分所述的通過傳導的熱傳遞一在500°C以下。10.熱傳遞裝置(6)，其用于加熱在主加熱區(qū)域(7)上游的行進中的金屬帶材(5)和同時在所述主加熱區(qū)域(7)的下游將其冷卻，其特征在于，它包括至少一個固體導熱元件，所述固體導熱元件與處于所述主加熱區(qū)域(7)上游的所述金屬帶材(5)接觸，并且同樣地所述固體導熱元件也與處于所述主加熱區(qū)域(7)下游的所述金屬帶材(5)相接觸，以便在所述下游的金屬帶材(5)的至少一段部(5b)和所述上游的金屬帶材(5)的至少一段部(5a)之間通過傳導方式傳遞熱量。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置(6)，其特征在于，其包括一系列多個固體導熱元件，用以在所述主加熱區(qū)域(7)的上游相繼地接觸所述金屬帶材(5)，且同樣地在所述主加熱區(qū)域(7)的下游按與所述金屬帶材(5)行進的方向相反的次序相繼地接觸所述金屬帶材(5)，以在所述下游的金屬帶材(5)的多段部(5b)和所述上游的金屬帶材(5)的多段部(5a)之間通過傳導方式傳遞熱量。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項所述的裝置(6)，其特征在于，所述至少一個固體導熱元件是輥子(13)的形式，優(yōu)選地是金屬制的輥子(13)。13.根據(jù)權(quán)利要求10到12中任一項所述的裝置(6)，其特征在于，還包括至少一個偏導輥(14)，以在所述主加熱區(qū)域(7)的上游和/或下游的金屬帶材(5)和所述輥子形式(13)的固體導熱元件之間確定一接觸角。14.行進中的金屬帶材(5)的連續(xù)熱處理系統(tǒng)，特別地是退火熱處理系統(tǒng)，其包括主加熱區(qū)域(7)和根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一項所述的熱傳遞裝置(6)。全文摘要本發(fā)明關于一行進中的金屬帶材5的熱處理方法，包括一金屬帶材5的加熱2a，2b；一加熱金屬帶材5的冷卻3，和冷卻中的金屬帶材5的至少一段部5b向加熱中的金屬帶材5的至少一段部5a通過傳導方式的熱量傳遞，以進行所述金屬帶材5冷卻3和加熱2a，2b每個的至少一部分。本發(fā)明也關于一用以進行所述方法的熱傳遞裝置6，和包括至少一個固體導熱元件，例如輥子13，及一并入了該裝置6的行進中的金屬帶材5的熱處理系統(tǒng)。文檔編號C21D9/56GK101743331SQ200880024469公開日2010年6月16日申請日期2008年7月8日優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日發(fā)明者J·M·雷克申請人:德勒沃國際股份有限公司