用于熱處理金屬絲的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域和
【背景技術(shù)】
[0002]熱處理金屬絲需要根據(jù)待處理的金屬絲的性質(zhì)將該絲加熱至450°C?1200°C的溫度進(jìn)行操作。
[0003]這些方法特別影響:奧氏體化、退火以及消除應(yīng)力熱處理。
[0004]傳統(tǒng)地，在具有明火的爐中，或在管式爐中，或使用流化床加熱絲或絲網(wǎng)。本發(fā)明更具體地涉及明火爐。本發(fā)明涉及一種用于熱處理至少一種金屬絲的方法，包括:
[0005]在爐的上游端部將所述至少一種金屬絲插入所述爐中，
[0006]在所述至少一種金屬絲以從所述上游端部到下游端部向前移動(dòng)的方向沿著移動(dòng)方向前行結(jié)束之后，在所述爐的下游端部移出所述至少一種金屬絲，
[0007]經(jīng)由燃燒器將加熱的氣體注入到所述爐中，
[0008]在所述燃燒器的上游將加熱的氣體排出所述爐外，從而使注入的所述加熱的氣體以與所述至少一種金屬絲向前移動(dòng)的前述方向相反的方向在所述爐中進(jìn)行強(qiáng)制流通，以及
[0009]對通過注入的所述加熱的氣體的所述至少一種金屬絲進(jìn)行對流加熱，
[0010]該相反方向的強(qiáng)制流通在相反移動(dòng)方向上具有主煙氣速度，該主煙氣速度具有被縱向流擾亂的橫向分量。
[0011]這樣的用于處理金屬絲的方法和用于執(zhí)行該方法的爐已為人所知一段時(shí)間了。它們例如描述在法國專利FR1234334中。
[0012]為了加熱，絲在由多個(gè)連續(xù)的區(qū)域構(gòu)成的爐中前進(jìn)，每個(gè)區(qū)域具有特定的溫度和特定的氣氛。通過氣體燃燒器加熱每個(gè)區(qū)域。優(yōu)選但非限制，在這類型的爐中使用基于以預(yù)定的空氣-氣體比例事先混合助燃空氣和氣體的燃燒技術(shù)。事實(shí)上，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是在燃燒器的每個(gè)端口處獲得燃燒煙氣的高出口速度。由于它們的設(shè)計(jì)，這種類型的燃燒器能夠在端口出口處獲得完全燃燒的氣體，其結(jié)果是完美控制區(qū)域內(nèi)的氣氛。因此，離開燃燒器的廢氣在絲周圍產(chǎn)生熱煙氣的對流移動(dòng)。分離的空氣-氣體燃燒器技術(shù)也用于這類型的直接加熱，有時(shí)組合助燃空氣的預(yù)熱。
[0013]針對絲的熱傳導(dǎo)是通過輻射(由于在區(qū)域內(nèi)占主導(dǎo)的高溫)和通過對流的熱傳導(dǎo)的組合。對流傳導(dǎo)直接與在爐外殼內(nèi)燃燒的煙氣的流通速度有關(guān)。后者的熱傳導(dǎo)機(jī)制特別是在爐的第一區(qū)域內(nèi)占優(yōu)勢，在該第一區(qū)域內(nèi)更多的能量被擴(kuò)散，而絲仍然是冷的。朝向爐的端部，注入的能量變低。
[0014]通常，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有隧道設(shè)置的這些爐中，因?yàn)閷?shí)際構(gòu)造的原因，燃燒器設(shè)置為垂直于爐的側(cè)壁。通常，它們的取向平行于絲網(wǎng)，有時(shí)平行于爐頂。絲網(wǎng)的設(shè)置通常相對于爐的爐床高出10mm?150_。
[0015]因此，穿過爐的絲經(jīng)歷熱煙氣的復(fù)合對流的重復(fù)流。該對流現(xiàn)象有助于升高處理產(chǎn)品的溫度。
[0016]在大多數(shù)對流爐中，因?yàn)樽顑?yōu)化氣氛的原因，煙氣以與在區(qū)域中前進(jìn)的產(chǎn)品相反的方向從區(qū)域之間流通。事實(shí)上，大多數(shù)方法需要防止絲在高溫下過度氧化；因此，在爐的末端部，在還原性條件下運(yùn)行，而在入口區(qū)域，使用中性或輕微氧化性氣氛對絲的表面不產(chǎn)生任何問題。
[0017]通過使氣氛以相對于絲的前進(jìn)方向相反的方向流通，富含一氧化碳的區(qū)域的潛熱通過在氧化區(qū)域中在爐的入口處燃燒而回收。通過燃燒的氣體在爐中從下游到上游的這種移動(dòng)，當(dāng)越來越靠近爐的入口時(shí)，煙氣的體積變得越來越大。
[0018]燃燒器垂直于壁時(shí)，先驗(yàn)熱流垂直于絲網(wǎng)。然而，來自爐的下游區(qū)域的燃燒氣體的流的到達(dá)使離開燃燒器的噴射流基本偏向相對于燃燒器軸線的上游方向。
[0019]還必須指出的是，由于物理化學(xué)現(xiàn)象的總趨勢是，在爐的每個(gè)區(qū)域中，熱煙氣(fume)會(huì)積聚在爐頂?shù)淖铐敳坎⑶胰缓蟛辉倥c絲網(wǎng)緊密接觸，這不利于與待處理的產(chǎn)品進(jìn)行熱交換。
[0020]為了避免這種類型的問題，已經(jīng)提供了使用風(fēng)扇混合在爐中占優(yōu)勢的氣氛(參見國際專利申請W02011/094775)。引入電動(dòng)風(fēng)扇導(dǎo)致高電力消耗。在極高的溫度下以及通常在還原條件下混合煙氣使風(fēng)扇葉片遭受侵蝕性非常大的熱和化學(xué)條件。
[0021]還已知用于鋼板前進(jìn)的熱處理爐，其中廢氣以與待處理產(chǎn)品相同的方向流通。向爐出口傾斜的燃燒器提供在其入口處以促進(jìn)廢氣流向爐出口，從而防止廢氣通過爐入口漏出(參見 US-2010/0183992)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明旨在開發(fā)一種用于熱處理金屬絲的方法和設(shè)備，使得可改進(jìn)明火爐中的對流熱傳導(dǎo)，特別是不需要增加其能量或長度。本發(fā)明還旨在使在爐的不同區(qū)域中的氣氛組成穩(wěn)定，同時(shí)有利于改進(jìn)對流熱傳導(dǎo)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，這些問題通過上述方法解決了，其中，以相對于垂直于所述前進(jìn)方向的平面向所述爐的下游端部傾斜的注入方向通過至少多個(gè)所述燃燒器將加熱的氣體注入到所述爐中，因此，在前述使熱氣體以與所述至少一種金屬絲向前移動(dòng)的方向相反的前述方向在爐中進(jìn)行強(qiáng)制流通之前，起初注入到所述爐中的熱氣體與前進(jìn)的所述至少一種金屬絲同向。通過不是在垂直于絲的前進(jìn)方向的平面上，而是朝向爐的下游端部，即與待加熱的金屬絲同向上取向，將廢氣注入到爐中，實(shí)際上顯著改進(jìn)了針對絲的對流熱傳導(dǎo)，以及顯著改進(jìn)了針對那些絲的熱傳導(dǎo)分布。現(xiàn)將通過燃燒器注入的煙氣朝向爐的下游方向注入，該煙氣不是在燃燒器的出口處直接偏向爐的上游方向，而是通過以絲的相反方向以強(qiáng)制方式流動(dòng)的廢氣流而偏向爐的上游方向。它們僅在該下游移動(dòng)之后才被帶回到以爐的上游方向強(qiáng)制流通，這從根本上簡單地改進(jìn)了爐的性能。
[0024]有利地，朝向爐的下游端部的所述注入方向與垂直于所述前進(jìn)方向的所述平面形成5°?30°的角。優(yōu)選地，該角為8°?15°，特別是10°。
[0025]通常，根據(jù)本發(fā)明的方法包括使金屬絲網(wǎng)在前進(jìn)平面上前進(jìn)。所述同向注入有利地在所述絲網(wǎng)上方的以40mm?150mm、優(yōu)選45mm?55mm、有利地為50mm的距離與所述絲網(wǎng)平行地進(jìn)行。
[0026]根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，伴隨著加熱的氣體重復(fù)且強(qiáng)制地通過金屬絲網(wǎng)而進(jìn)行與注入的加熱氣體方向相反的所述強(qiáng)制流通。為了避免加熱的氣體，特別是加熱的煙氣積聚在爐的爐頂?shù)淖铐敳?，或者?dāng)這些氣體或煙氣從爐的一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域時(shí)這些煙氣在絲網(wǎng)下方的延長路程上，需要強(qiáng)制上述熱煙氣從頂部到底部，然后從底部到頂部連續(xù)地穿過絲網(wǎng)，如此重復(fù)，這明顯改進(jìn)了通過對流進(jìn)行的熱傳導(dǎo)。
[0027]有利地，在所述注入步驟之前，上述方法包括經(jīng)由在下游注入并且使方向相反的所述熱氣體來預(yù)熱上述絲網(wǎng)的步驟。在爐的入口處執(zhí)行的該步驟中，回收離開的煙氣的熱熵對于改進(jìn)熱處理的能量性能非常有利。在該預(yù)熱區(qū)域，輻射低，并且不再有任何可用的燃燒器。因此，絲的對流加熱的貢獻(xiàn)必然占優(yōu)勢。有利地，如在爐的其余部分中一樣，在該步驟中，在先前步驟中使方向相反的加熱的氣體重復(fù)地且以強(qiáng)制的方式通過金屬絲網(wǎng)。
[0028]本發(fā)明還涉及一種用于熱處理至少一種金屬絲的爐，所述爐包括:
[0029]在所述爐的上游端部的用于所述至少一種金屬絲的入口，
[0030]在所述爐的下游端部的用于所述至少一種金屬絲的出口，
[0031]驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置以在所述入口和所述出口之間向前移動(dòng)的方向沿著前進(jìn)方向驅(qū)動(dòng)所述爐中的所述至少一種金屬絲，
[0032]將加熱的氣體注入到所述爐中的燃燒器，以及
[0033]位于所述燃燒器的上游的用于所述加熱氣體的至少一個(gè)排出口。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)所述燃燒器、優(yōu)選它們中的大多數(shù)、特別是它們?nèi)烤哂卸丝?，該端口具有軸線，所述軸線相對于垂直于所述前進(jìn)方向的平面向所述爐的下游端部傾斜。該傾斜的軸線與垂直于所述前進(jìn)方向的所述平面形成5°?30°，有利地8°?15°，特別是10°的角。優(yōu)選地，所述燃燒器以彼此交錯(cuò)的行橫向定位于所述至少一種金屬絲的兩側(cè)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述爐中的金屬絲網(wǎng)，并且所述燃燒器的端口的軸線在相對于該網(wǎng)高出40mm?150mm、優(yōu)選45mm?55mm、優(yōu)選50mm的距離的平行于該網(wǎng)的平面上延伸。
[0036]如上所述的明火爐包括爐頂(arch)和爐床。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述爐頂被低爐頂隔斷，所述低爐頂將所述爐分隔成連續(xù)的區(qū)域并且向下推動(dòng)所述加熱的氣體通過所述金屬絲網(wǎng)向所述排出口流通，并且所述爐進(jìn)一步包括支撐物，所述支撐物以距離所述爐床一定的距離支撐所述金屬絲網(wǎng)，并且設(shè)置為使所述低爐頂向下推動(dòng)的所述加熱的氣體強(qiáng)制向上回升通過所述金屬絲網(wǎng)。上述低爐頂局部地引起混合從而限制了煙氣在爐頂?shù)淖杂闪魍?，并因此向下推?dòng)加熱的煙氣。因此加熱的煙氣被強(qiáng)制通過待處理的絲網(wǎng)。通常，這些低爐頂設(shè)置為將爐分隔成連續(xù)的區(qū)域，各區(qū)域之間的氣氛可能不同。因此它們使在爐的各區(qū)域中的氣氛的組成穩(wěn)定。
[0037]上述支撐物保持絲網(wǎng)距離上述爐床一定的距離。根據(jù)本發(fā)明，它們設(shè)置為在煙氣低于低爐頂通過之后使該煙氣的對流流回升。剛被低爐頂推動(dòng)向下的煙氣就回升到以這種方式設(shè)置的支撐物上并且向上再次穿過絲網(wǎng)。<