[发明专利]特别是用于退火的金属带加热方法和设备

说明书

本发明涉及将金属带加热到需要有还原燃烧气氛(与化学计量的量相 比缺少助燃剂)的指定温度的方法和设备。

通过将本发明应用于加热被传送到退火设备的薄板状金属带、特别是 制造电镀钢来描述本发明。

已知多种类型的金属薄板退火设备。

图1是将金属薄板预加热到指定温度的适用于退火设备的已知设备 的第一实例的示意图。所述设备包括炉，该炉被划分出用于预加热金属薄 板100的腔102和加热金属薄板的腔104，以使得在设备的出口处金属薄 板具有例如750℃的指定温度。

在介于入口108和来自管路112的加力燃烧(post-combustion)空气 的注入位置110之间的一段预加热腔102中，热气(不具有还原能力以使 得通过入口108逸出的炉内气氛无毒(即不包含一氧化碳(CO))相对于 金属薄板100逆向地从加热部分104流向入口108附近。由于层流的存在， 在表面和与该表面平行的气流之间的热交换效率不太高。因此，腔102 必须具有较大的长度。

在实际上介于空气的注入位置110和炉的出口114之间的燃烧腔104 中，燃烧器116接收由连接到每个燃烧器116的供给线路118传送的燃料 和由也连接到每个燃烧器的线路120传送的燃烧空气。线路120的空气优 选地在热交换器122中被预加热了，在热交换器122中还流通着由从炉的 入口108端附近开始的管路124排出的热气。

在加热腔104中，燃烧器116是在还原燃烧气氛下(即有CO)工作 的明火(feu nu)燃烧器。在加热腔104中，金属薄板从空气注入位置110 附近的约为350℃到400℃的温度，过渡到在出口114处的例如750℃ 的指定温度。

刚才描述的设备具有一些缺点。

首先，由于在预加热腔102中热气和金属薄板的简单逆向循环，气体 和带之间的热交换的效率不太高，使得腔102的长度非常大，因此炉占据 的空间也较大。

然后，使用明火燃烧器(明火燃烧器利用由交换器122预加热的空气 以形成还原燃烧气氛)的总体系统的效率相对较低，约为50％，使得消 耗的燃料量较高。

最后，热损耗较大，这主要由于：因为回收由管路124排出的气体的 热量的热交换器122的效率本身就受到节制，所以温度还很高的气体就被 排放到大气中。

根据文献JP2002-294347还知道在对金属薄板退火前预加热金属薄 板的已知设备的另一实例，所述设备没有在地面占据较大空间的缺点。

更确切地，该设备包括长度较小的预加热腔202，这是因为该设备包 括通过在与金属薄板垂直的方向上喷射热气来预加热金属薄板的装置 210。该装置包括多个室，室的向金属薄板转动的壁包括喷射同样多的热 气束的多个孔。有时候被称作“压力通风系统”(plenum)的此类装置210 允许在较小的长度上进行有效的热交换。

该预加热腔202连接到加热腔204，在加热腔204中金属薄板在辐射 管之间沿之字形路径行进。预加热腔和加热腔具有相同的保护气氛。借助 鼓风机207，与腔204的保护气氛分离的由辐射管排出的燃烧气体被管道 205提取给热交换器206。在热交换器206中，保护气氛在鼓风机208的 控制下流通。流通系统包括并行安装的两种管路：供给在金属薄板上面的 热气喷射装置210的管路209，以及包括开启得更大或更小以调节传送给 热气喷射装置210的气体的量的调节阀212的另一管路211。

因此，在设备出口处测量金属薄板温度的指定温度传感器218允许控 制阀门212，以使得该阀门调节可在管路209中流通的气体的量，并由此 调节喷射装置210的预加热功率，以使得由传感器218测量的指定温度不 变化。

图2中示出的设备没有占据较大空间的缺点，但有其它缺点。

首先，所使用的辐射燃烧器的效率不高。

然后，因为热交换器206仅部分地回收燃烧气体的热量，所以该设备 的能量效率相对较低，不会超过约50％的值。

此外，包括两个腔和为向金属薄板上喷射气体的室供给气体的线路的 设备整体含有的保护气氛要么可能是有毒的从而不满足燃烧的“卫生”条 件，要么是惰性而昂贵的。

最后，因为在加热腔中金属薄板沿迂回路径行进，所以设备的成本较 高且容易发生故障。