具有热空气加温机制的炉系统的制作方法

本发明涉及一种炉系统和一种用于对金属构件进行调温的方法，金属构件特别是铝带。

背景技术：

在金属构件、特别是金属带的生产中，将金属构件在连续式炉中有针对性地调温，以便在最终产品中调整出所需的金属结构。在此，金属构件或金属带连续或依次引导通过连续式炉的各个分段。连续式炉的各个分段能够以一定温度个别地加热。待调温的金属构件在连续式炉通过期间经历预定的调温过程，从而能够调整出期望的金属结构。

对连续式炉特别是在其入口和出口区域的密封是困难的，因为通常来讲，要调温的金属构件通过开口连续进出。此外，在连续式炉的各个分段之间，必须对各个分段在其温度方面精确地划界，从而能够在能量方面高效地在相应的分段中调整出期望的温度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种炉，该炉具有多个调温分段，并且每个调温分段能够能量高效地调节。

这个目的通过根据独立权利要求的技术方案的炉系统和用于对金属构件调温的方法来实现，金属构件特别是铝带或有色金属带。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于对金属构件调温的炉系统(例如退火炉)，金属构件特别是铝带或有色金属带。该炉系统具有：用于以第一温度对金属构件进行调温的第一调温区、用于以第二温度对金属构件进行调温的第二调温区以及用于对调温流体(例如热空气或冷却空气)进行调温的(特别是唯一的中央)调温装置。第一调温分段和第二调温分段被配置为，使得金属构件能够在第一调温分段和第二调温分段之间传送。第一调温分段具有带第一控制阀的第一流体入口，该第一控制阀用于控制调温流体进入第一调温分段的流体流。第二调温分段具有带第二控制阀的第二流体入口，该第二控制阀用于控制调温流体进入第二调温分段的流体流。调温装置以如下方式联接到第一控制阀和第二控制阀，使得调温流体的进入第一调温分段的第一流体流和调温流体的进入第二调温分段的第二流体流能够得到控制。

根据本发明的另一方面，提供一种用于调温金属构件、特别是铝带或有色金属带的方法。该方法包括：在第一调温分段中以第一温度对金属构件进行调温，以及在第二调温分段中以第二温度对金属构件进行调温，金属构件在第一调温分段和第二调温分段之间输送。该方法还包括：借助于在第一调温分段的第一流体入口处的第一控制阀来控制调温流体进入第一调温分段的流体流；以及借助于在第二调温分段的第二流体入口处的第二控制阀来控制调温流体进入第二温度分段的流体流。通过(特别是唯一的中央)调温装置来对调温流体进行调温。调温装置以如下方式联接到第一控制阀和/或第二控制阀，使得调温流体的进入第一调温分段的第一流体流和/或调温流体的进入第二调温分段的第二流体流得到控制。

特别地，根据本发明的炉系统能够设计成呈连续式炉的形式的炉系统。例如，能够以带式浮法炉的方式设计炉系统。根据连续式炉的方案，待调温的金属构件或金属带沿着输送方向连续地或顺序地引导通过炉。在通过炉的过程中，金属构件依次经过不同的调温分段。

例如，第一调温分段和第二调温分段在金属构件的输送方向上彼此先后布置。第一调温分段例如能够以第一温度调整，第二调温分段能够以第二温度调整。根据所介绍的炉系统，能够将多个另外的调温分段，比如8至30个调温分段，特别是14个调温分段在输送方向上彼此先后地布置。调温分段可以通过共用的炉壳形成，该炉壳与炉系统的周围环境热绝缘地设计。每个调温分段相应地具有入口以及出口，金属构件通过入口被引入，金属构件通过该出口被排出。

每个调温分段在其入口和/或出口处具有例如非接触的过渡部，通过该过渡部可以引入和排出金属构件。此外，调温分段可以是模块化设计和能够与相邻的调温分段互换地固定或联接。相应地，可以选择性地适配在输送方向上的调温分段的数量。

每个调温分段例如具有相应的用于输送金属构件的输送装置。输送装置可以例如形成喷嘴组，以便浮动地输送金属构件，例如铝带。调温分段之间的过渡例如以浮动的方式、也就是非接触式地实现。

此外，可以在调温分段中布置相应的循环风扇，以便在调温分段中使用于调温金属构件的调温流体循环，从而实现金属构件的均匀调温效果。

调温分段可以用作加热区或冷却区。作为加热区，金属构件在相应的调温中被加热，作为冷却区，金属构件在相应的调温中被冷却。在示例性实施方式中，可以在用作加热区的调温分段中调整出400℃至1000℃之间的温度，特别是450℃至600℃之间的温度。在示例性实施方式中，可以在作为冷却区的调温分段中，调整出50℃至600℃之间的温度，特别是250℃至500℃之间的温度。

金属构件可以例如形成为金属板或金属元件，并且分别完全位于调温分段中。相应的金属元件例如可以在调温分段之间按顺序地输送。此外，金属构件可以是带状的元件或金属带，其例如在输送方向上被引导穿过调温分段。相应地，分别对金属带的在调温分段中的区域进行调温。利用本发明，特别是铝带或有色金属带作为金属构件可以有利地调温。

此外，第一调温分段和第二调温分段均具有流体入口。通过相应的流体入口，可以将例如加热空气或冷却空气的调温流体吹入相应的调温分段的内部。调温流体例如可以除了空气之外还具有另一种气体混合物(例如惰性气体或燃烧器气体)。在第一流体入口和/或第二流体入口中相应地布置有控制阀。根据该控制阀，能够将流体流(体积流)控制进入各调温分段的内部。

相应地，调温功率、也就是冷却功率或加热功率能够在每个调温分段中得到调整。此外，在调温分段中流体流较高的情况下，可以迅速实现温度变换。各个控制阀可以例如通过中央控制单元来控制。控制阀可以例如被设计为控制阀瓣或通风阀瓣，其例如能通过伺服电机调整。

调温流体通过调温装置进行调温。控制阀或流体入口联接至调温装置。因此，经调温的调温流体可通过中央输入管路集中地提供给所有调温分段。通过该控制阀的控制，可以通过向相应的调温分段中个别地输送调温流体来调整出相应的调温分段中所希望的调温功率或所希望的温度。

调温装置可以具有燃气燃烧器、循环风扇(具有加热元件，例如电阻加热器或冷却元件)和/或电加热器。此外，调温装置可以是冷却调温流体的冷却装置。

因此，利用根据本发明的炉系统，调温流体可以例如在中央例如利用唯一的调温装置进行调温，然后选择性地将其分别分配给多个调温分段。单个调温分段不再需要具有自己的调温单元。然而，在示例性实施方式中，调温分段还可以分别具有用于提供基础温度的自己的调温单元，其中，调温分段中的温度的精细调整通过借助相应的控制阀来输送调温流体而得到调整。因此，能够以能量高效利用的方式在调温分段中调整出期望的温度。

根据示例性实施方式，第一调温分段具有第一流体出口，用于使调温流体从第一调温分段流出。在此，流入的调温流体可以将已经在调温区域中的调温流体从调温区域中可以说是压出。

根据示例性实施方式，第一流体出口具有另一第一控制阀，用于控制调温流体从第一调温分段流出的流体流。所述另一第一控制阀尤其控制从调温分段流出的体积流。例如，可以相对于环境在调温分段的气氛中建立过压，从而可以防止环境空气流入调温分段中。另外的控制阀可以例如构造为热空气阀瓣。因此，附加的控制阀可以使调温流体的输出流适应于调温流体的输入体积流。所述另外的控制阀可以手动地或自动地例如气动地、液压地或电动地得到操作。

根据另一示例性实施方式，调温装置以能够产生调温流体的流体回路的方式联接至第一流体出口。换句话说，调温装置重新使用已经从相应的调温分段抽出的调温流体，以将调温流体调节到期望的温度。因此，与使用例如来自环境的调温流体相比，调温流体通常须在更小的调温范围内加热或冷却。

根据另一示例性实施方式，第二调温分段具有第二流体出口，用于使调温流体从第二调温分段流出。根据另一示例性实施方式，第二流体出口具有另一第二控制阀，用于控制调温流体从第二调温分段流出的流体流。根据另一示例性实施方式，调温装置以能够产生调温流体的流体回路的方式联接至第二流体出口。换句话说，存在如下可行方案，可以提供一条中央回流管路，调温分段在该中央回流管路处联接到相应的流体流出部。因此，例如可以提供一种调温回路，在该调温回路中，可以将调温流体从调温装置经由共同的输入管路吹入到相应的调温分段中，并且在该调温回路中，可以通过公共的排流管路将调温流体从相应的调温装置中给送至调整装置。此外，能够将一部分回流的调温流体从排流管路通过下面介绍的排气管路抽出并且(例如，通过过滤器和/或烟囱)供给到环境中。因此，可以在供给管路和排出管路之间产生调温流体的压力平衡。例如，在燃气燃烧器中，由于燃料气体的调温，额外的调温流体被引入回路中，并且通过在回流管路中的抽取能够实现压力平衡。

根据另一示例性实施方式，炉系统还包括温度传感器，该温度传感器布置在第一流体出口和调温装置之间，使得可以测量从第一流体出口流出的调温流体的温度。因此，在其他调温装置的其他流体输出之间也可以布置另外的温度传感器。因此，可以精确地控制向调温装置的确定的调温流体输送。

根据另一示例性实施方式，所述炉系统还包括用于将所述调温流体(或另一种调温流体)调温至第二温度的另一调温装置。所述调温装置和/或另外的调温装置可以选择性地联接到第一控制阀和/或第二控制阀。例如，第一调温装置可以用作用于加热调温流体的加热装置，而另一调温装置可以用作用于冷却调温流体的冷却装置。因此，可以选择性地为一个相同的调温分段或为不同的调温分段精确而快速地提供具有限定温度的期望的调温流体。例如，可以为两个循环提供两种调温流体，其中一种调温流体通过调温装置进行调温，并且输送给两个或更多个调温分段，另一种调温流体通过另一种调温装置进行调温，并且输送给两个或更多个调温分段。取决于期望的温度，可以将其中一种调温流体输送给一个或两个或更多个确定的调温分段。

根据另一示例性实施方式，炉系统还包括体积流传感器(例如文杜里喷嘴或文杜里管)，该体积流传感器布置在调温装置和第一流体入口之间，使得流过第一流体入口的调温流体的体积流可以得到测量。因此，相应的体积流传感器可以安装在第二流体入口上或其他调温分段的其他流体入口中。借助于体积流传感器可以精确地测量调温流体的流入或流出相应的调温分段的体积流。可以将体积流传感器的信息提供给相应的控制阀，以便精确地调整控制阀。

根据另一示例性实施方式中，炉系统还包括用于从所述第一调温分段和/或所述第二调温分段向炉系统的环境排放调温流体的排气管路。例如，因此已经在调温分段中已经排出或吸收了热能的调温流体可以被释放到环境中。例如，只有一部分已经从所述调温分段排出的调温流体可被排放到排气管路，而调温流体的另一部分被再次供给到调温装置。

根据另一示例性实施方式，炉系统还包括热交换器，该热交换器以如下方式联接至调温装置和排气管路：使得在从第一调温分段和/或第二调温分段排出的调温流体与输送给调温装置的调温流体之间能够通过热交换器交换热量。因此，例如，可以将新鲜的调温流体供应到调温分段，调温流体的消耗将热量排出或吸收到新鲜的调温流体。因此，可以在调温回路中以能量高效利用的方式进行调温流体的更换。

利用本发明，可以在中央由(例如唯一的)调温装置向各个炉区或调温区输入加热功率或冷却功率，因此可以实现多达50％的能量降低，因为热量损失能够1：5地推移到调温分段中。每个调温分段的能量需求能够更好地通过在中央的调温流体输送(例如，热空气加热)得到匹配。此外，例如能够快速冷却炉内空气，由此在调温分段中的较高的炉区温度不会构成危险。

此外，调温流体可以调节到720摄氏度以上的温度，从而通过“热脱脂”将碳氢化合物通过热氧化纯化。因此，调温流体中的有机物被清除。总之，通过使用根据本发明的炉系统，可以通过使用中央调温装置(例如，中央燃烧器和/或热交换器)来降低能量需求。此外，空气引导系统(即，调温流体引导系统)可以提供快速冷却或快速加热。同样，通过在中央排流管路中在中央排出调温流体，可以根据现有有机残留物的排放法规更简便地清洁循环空气/废气。

根据各个炉段中的每个退火工艺参数，热量的提取可能会非常不同。在根据本发明的热空气加热器中，为整个过程设计要安装的功率(仅一个热源、调温装置)。能量调取可通过热风阀瓣(控制阀、其他控制阀)方便地完成调节。此外，在根据本发明的热空气加热机制中，在带停止(急停)的情况下，可以通过大量的冷空气，将炉分区迅速冷却300°k或更多。然后，可以将炉的循环空气温度在大约30秒内例如降至450℃。然后，金属带(金属构件)不立刻变软(软化)，并且在新的带开始时不会移动。

此外，例如轧制油可以位于作为金属构件的金属带上，其在180℃和450℃之间的温度下挥发。轧制油残余量完全可以为每一面10μm。蒸发后，这些挥发性轧制油位于炉内气氛的空气循环中。根据本发明的热空气加热机制实现每个炉分段很大程度的换气。然后，根据本发明，可以将回流的热空气在中央热源(调温装置)中加热到例如大约720℃的温度。在高于720℃的温度下，由于轧制油的热脱脂而存在的碳氢化合物会在气氛中氧化，从而导致热量增加。这种额外的热量有利于整体能源考量，因此可以减少外部能源供应。

中心热源(调温装置)之后的热空气(例如＞720℃)在1秒的停留时间之后是纯净的，然后可能是例如被导出到环境中。这样，无需有害物过滤器。

应当注意，本文描述的实施例仅表示本发明的可能实施例的有限选择。因此，可以适当地将各个实施例的特征彼此组合，从而对于本领域技术人员来说，在这里明确的实施例的变型中，显然可以看到多个不同的实施例。特别地，本发明的一些实施例是装置的权利要求和本发明的结合方法权利要求的其他实施例进行说明。然而，对于本领域技术人员而言，在阅读本申请后，很容易明白，除非明确地另外声明，都属于一种本发明的主题，也可以导致属于不同类型的发明主题的任意组合。

附图说明

下面，为了进一步阐释和更好地理解本发明，参照附图详细介绍实施例。

图1示出根据本发明的示例性实施例的炉系统的示意图。

相同或相似的部件在不同的附图中设有相同的附图标记。附图中的图示是示意性的。

具体实施方式

图1示出了用于对金属构件101、特别是铝带或有色金属带进行调温的炉系统。该炉系统具有：用于以第一温度对金属构件进行调温的第一调温分段110、用于以第二温度对金属构件进行调温的第二调温分段120以及用于对调温流体进行调温的调温装置102。第一调温分段110和第二调温分段120被配置成，使得金属构件101能够在第一调温分段110和第二调温分段120之间输送。第一调温分段110具有第一流体入口，第一流体入口具有用于控制调温流体的进入第一调温分段110的流体流的第一控制阀111。第二调温分段120具有第二流体入口，该第二流体入口具有用于控制调温流体进入第二调温分段120的流体流的第二控制阀121。调温装置102以如下方式联接至第一控制阀111和第二控制阀121：使得调温流体的进入第一调温分段110的第一流体流和调温流体的进入第二调温分段120的第二流体流能够得到控制。

炉系统以连续式(加热)炉的方式设计。在通过或者说穿过炉系统期间，金属组件101依次经过不同的调温分段110至180。

第一调温分段110和第二调温分段120例如在金属带101的输送方向上彼此先后布置。第一调温分段110例如能够以第一温度调节，第二调温分段120能够以第二温度调节。根据图1中描述的炉系统，例如八个调温分段在输送方向上先后地布置。调温分段110至180通过共同的炉壳形成，该炉壳与炉系统的周围环境热绝缘。每个调温分段110至180分别具有入口和出口，金属构件101通过该入口被引入，金属构件101通过该出口排出。

每个调温分段110至120在其入口和/或及其出口处例如具有隔热闸，例如空气动力学闸，金属构件101能够通过或者说穿过该隔热闸引入和送出。

调温分段段110至180可以模块化地设计，并且可以与相邻的调温分段110至180互换地紧固或联接。相应地，在输送方向上的调温分段110至180的数量能够选择性地匹配。

此外，可在调温分段110至180中分别布置相应的翻动鼓风机113至183，以使用于对金属构件101调温的调温流体在相应的调温分段110至180中翻动，以使实现对金属构件101的均匀调温效果。

调温分段110至180可以作为加热区或冷却区使用。在示例性实施方式中，可以在作为加热区的调温分段中调整出550℃至800℃之间的温度。在示例性实施方式中，在作为冷却区的调温分段中可以调整出250℃至500℃之间的温度。

通过相应的流体入口，可以将例如作为加热空气或冷却空气的调温流体吹入相应的调温分段段110至180的内部。控制阀111至181相应地布置在第一流体入口和/或第二流体入口中。利用控制阀111至181，可以对调温流体的进入每个调温分段110至180内部的流体流(即体积流)加以控制。相应地，能够调整在每个调温分段110至180中的调温功率、也就是冷却功率或加热功率。各个控制阀111至181可以由例如中央控制单元来控制。

通过中央调温装置102对调温流体进行调温。控制阀111至181或流体入口联接至该调温装置102。因此，经调温的调温流体可以在中央通过中央输入管路117提供给所有调温分段110至180。借助对控制阀111至181的控制，可以通过调温流体向相应的调温分段110至180的个别地(单独或者说独立地)输送而调整出相应的调温分段中所希望的调温功率或所希望的温度。

调温装置可包括燃气燃烧器102、循环风扇或者说换气风扇(具有加热元件，例如电阻加热器或冷却元件)和/或电加热器102’。此外，调温装置可以是冷却调温流体的冷却装置。

此外，调温分段110至180具有用于使调温流体流出的相应的流体出口。在相应的流体出口上，相应地布置另外的控制阀112至182。在这种情况下，流入的调温流体可以将已经在调温分段110至180中的调温流体从调温分段110至180中可以说是压出。

在此，另外的控制阀112至182特别是控制从调温分段110至180出来的体积流。例如，因此可以在调温分段110至180的气氛中建立相对于环境的过压，从而可以防止环境空气流入该调温分段110至180中。

调温装置102经由中央输入管路117联接至相应的调温分段110至180的流体入口。此外，调温装置102经由中央排流管路118与相应的调温分段110至180出口联接，从而可以产生调温流体的流体回路。换句话说，调温装置102再次使用已经从相应的调温分段110至180抽出的调温流体来将调温流体调节至期望的温度。因此，与使用例如来自环境的调温流体相比，调温流体通常须在更小的调温范围内加热或冷却。

例如，温度传感器可以被布置在相应的流体出口处，以便测量来自各个调温分段110至180的调温流体的温度。相应的温度传感器也可以被布置在调温分段110至180的相应的流体入口处。

在图1的示例性实施方式中，示例地示出可替换的调温装置102、102’。调温装置102、102’可以形成替代件或串联连接。此外，在示例性实施方式中，可以形成用于将调温流体调温至第二温度的另一调温装置102、102’。然后，调温装置102、102’选择性地并且彼此分开地将相应的经调温的调温流体供给到中央输入管路117中。例如，第一调温装置102、102’可以用作用于加热调温流体的加热装置，另外的调温装置可以用作用于冷却调温流体的冷却装置。因此，可以选择性地为调温分段110至180精确且快速地提供具有限定温度的期望的调温流体。

此外，可以在排气管118中设置体积流传感器103，以更好地控制调温流体的循环。通过体积流传感器103，可以精确地测量从调温分段110至180流出的调温流体的体积流。相应地，体积流传感器103可以布置在输入管路117中，从而例如可以测量流入相应调温分段110至180中的体积流。可以将体积流传感器103的信息提供给各个控制阀111至181，以精确地调整相应的控制阀111至181。

该炉系统还具有用于从调温分段110至180排出调温流体的排气管路104。例如，可以将在调温分段110至180中已经放出或吸收了热能的调温流体排送到环境中。例如，仅一部分从调温分段110至180中排出的调温流体被排送到排气管路104，而另一部分调温流体被再次供应给调温装置102。例如，废气可以通过烟囱116排出。

此外，该炉系统具有热交换器105，该热交换器105通过输入管路119’与调温装置102联接，以及与输入管路119”联接，使得：在从调温分段110至180借助排气管路104导出的调温流体与输送给调温装置102的调温流体之间能够借助热交换器105交换热量。

可以将新鲜的调温流体例如经由空气入口109从环境引入到炉系统中。例如，可以将环境空气作为调温流体经由空气入口109中的过滤器输入。为了降低噪声，可以在引入炉系统之前还设置消音器114。新的调温流体可以例如在输入管路119中被引导到相应的调温装置102。特别地，所输入的新的调温流体可以具有-5℃至45℃的温度。新的调温流体可以与已经在回路中循环的调温流体混合，以调整出所需的温度。例如，燃气燃烧器102之后的调温流体可以具有超过1000℃的温度。借助来自输入管路119”的新添加的调温流体、例如环境空气，可以调整出例如具有700℃的温度的调温流体。该燃气燃烧器的燃烧空气115例如可被吹出，或用作调温流体。

此外，新的调温流体可以通过空气入口109吸入，以便通过吸取的新鲜空气进行快速冷却。吸取的调温流体例如也可以直接通过中央供应管道输送到相应的调温分段110至180中，以进行快速冷却。例如，可以借助于体积流传感器108来测量快速冷却的程度。

此外，新的调温流体可通过进气管路119”从空气入口109输送到热交换器105，并借助来自排气管路104的调温流体的废热加热。新的调温流体可通过输入管路119’从热交换器105输入到调温装置102。

在中央排出管路118和/或输入管路119中，例如，可以布置风扇123以调整调温流体的循环。

此外，应该注意的是，“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。还应当理解的是，参照上述实施例中的一个特征或步骤也可以与其它特征或上述其它实施例的步骤组合使用。权利要求中的附图标记不被认为是限制性的。

附图标记列表

101金属构件121第二控制阀

102调温装置/燃气燃烧器122另一第二控制阀

102’电加热器123鼓风机

103体积流传感器130第三调温分段

104排气管路131第三控制阀

105热交换器132另一第三控制阀

106体积流传感器140第四调温分段

107体积流传感器141第四控制阀

108体积流传感器142另一第四控制阀

109空气入口/新鲜空气150第五调温分段

110第一调温分段151第五控制阀

111第一控制阀152另一第五控制阀

112另一第一控制阀160第六调温分段

113翻动鼓风机161第六控制阀

114消音器162另一第六控制阀

115燃烧空气170第七调温分段

116烟囱171第七控制阀

117中央输入管路172另一第七控制阀

118中央排流管路180第八调温分段

119向调温装置的输入管路181第八控制阀

120第二调温分段182另一第八控制阀