[发明专利]钢带在具有全氧燃烧器的连续炉中的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢产品尤其是钢带或钢板的热处理方法，其中在具有至少一个燃烧器的助燃区内使该产品从起始温度升温至目标温度，燃烧器使用燃料尤其是燃气和含氧气体运行，含氧气体包含多于21％的氧气，并使该产品直接与由该燃烧器产生的火焰接触。

背景技术

为了生产经涂布(例如热浸镀)的钢带，首先清洗待涂布的带，在连续的炉中加热，然后在还原气氛中退火以产生所期望的材料性能。随后在适合的熔体浴中或使用适合的方法进行实际的涂布操作。

在连续的炉中的加热阶段，在一定的条件下加热钢以允许在后续的过程中更好地设置所期望的特性。取决于钢的类型，可以有利地将氧化过程最小化或者有意地实现一定程度的氧化。

目前在连续的炉中进行钢带的加热，其中钢带通过对流区和加热区。在加热区内使用燃烧器加热钢带，而在连接在其上游的对流区内通过来自加热区的燃烧器的热废气对它们进行加热。尤其是在对流区内，氧化程度难以控制，因为在该区内的温度分布取决于对流区的长度和废气的温度和量。

对流区内的废气的组成是由燃烧器的操行模式以及任选由渗透进入连续的炉中的漏气决定的。这意味着对流区内的加热条件基本上是由对加热区内的燃烧器的要求决定的。出于这些原因，目前仍无法以受控制的方式调节对流区内的温度分布。

发明内容

因此，本发明的目的是开发用于热处理钢产品的方法，其允许以受控制的方式设置加热条件。

该目的是通过钢产品尤其是钢带或钢板的热处理方法实现的，其中在具有至少一个燃烧器的助燃区内使该产品从起始温度升温至目标温度，燃烧器使用燃料尤其是燃气和含氧气体运行，含氧气体包含多于21％的氧气，并使该产品与由该燃烧器产生的火焰直接接触，其特征在于，在输送方向上输送该产品通过助燃区，该火焰在横截输送方向的整个外围上包围该产品，并且取决于起始温度和/或目标温度设置该火焰内的空气比例λ。

术语“助燃区(booster zone)”应理解为热处理炉或热处理炉区，其中具有至少一个使用燃气和含有超过21％的氧气的含氧气体运行的燃烧器。燃烧器排列和运行的方式使得待处理的产品与燃烧器的火焰直接接触。

空气比例λ是指在燃烧期间提供的氧气量与所用燃料的化学计量转化所需的氧气量的比例。氧气过量时，λ＞1，即在超化学计量的条件下进行燃烧。相应地，缺少氧气的亚化学计量反应表示为λ＜1。

根据本发明，该火焰非常靠近钢产品的表面。钢表面发挥催化剂的作用，任何未反应的燃料在钢表面上进行后期燃烧。通过由火焰包围钢产品的整个横截面，在表面上形成均匀且确定的加热和处理气氛。因此，可以确定的方式改变钢产品的表面特性，例如可以将钢表面氧化至特殊的预定程度。

本发明非常适合于冷轧和热轧钢的处理。通过氧化根据本发明的钢表面，制备钢用于后序的涂布或镀层。

术语起始温度和目标温度均是指表面温度或者取决于材料厚度的分别在用助燃区的燃烧器处理之前或之后钢产品的中心温度。在厚度最多为5mm的薄片的情况下，表面温度和中心温度非常接近。然而在较厚工件的情况下，这些温度可能彼此明显不同。在后一种情况下，取决于特殊的应用，选择表面温度或中心温度作为起始温度和目标温度。

在此情况下，目标温度并非必须高于起始温度。在本发明的范围内，在助燃区内将产品的温度保持在恒定的水平。在此情况下，起始温度和目标温度相同。甚至可以考虑目标温度低于起始温度，例如若将钢产品以一定的方式冷却并使用助燃区的燃烧器以避免过度冷却或者控制冷却程度。

因此根据本发明，钢产品的热处理在具有使用燃料尤其是燃气和多于21％的氧气运行的燃烧器的助燃区内进行。所用的氧化剂是富氧空气或工业纯的氧气。氧化剂的氧气含量优选多于50％，更优选多于75％，特别优选多于90％。

富氧性一方面实现更高的火焰温度，并因此更快地加热钢产品，另一方面改善了氧化特性。

根据本发明，钢产品直接暴露于燃烧器的火焰中，即钢产品或部分钢产品与燃烧器的火焰直接接触。此类燃烧器使用燃料和氧气含量超过21％的含氧气体运行，并且其火焰的取向使得钢产品与火焰直接接触，以下也将此类燃烧器称为助燃燃烧器。助燃燃烧器原则上可以在热处理工艺中的任何需要的位置上使用。

钢带在连续的炉中的传统加热是使用设置在钢带上方和/或下方的燃烧器进行的，燃烧器的火焰朝向炉周围的耐火材料上。然后耐火材料辐射热能返回通过炉的带上。因此，火焰没有直接作用于钢带上，而是仅借助来自被火焰加热的耐火材料的辐射而间接地作用于其上。