专利名称：连续退火炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续退火炉，它用于对带钢(包括如厚度从0.2mm到2mm的薄带钢)进行连续退火的设备中。
为提高连续退火炉中加热器件的热效率，通常采用直接加热装置。例如，日本授权专利公报昭59-12729中就披露了这样一种直接加热装置，而日本公开专利公报昭64-52025也公布了一种使用特殊结构喷嘴机构的直接加热和还原装置。
不过，上述日本授权专利公报昭59-12729中披露的直接加热炉存在着一个缺陷既使剩余空气比限制为1或小于1，这种加热炉的炉温也维持在一定的温度值以上(如700℃)，而这样高的温度会造成板钢或带钢的过分氧化，因此，这种加热炉没有实用价值。其结果，为防止炉温升高到700℃以上，这种直接加热炉还需要用一个间接加热装置通过辐射管对带钢进行加热，从而使这种直接加热炉的总热效率显著降低。
在上述日本公开专利公报昭64-52025中披露了一种直接加热和还原装置，用这种装置做为连续退火炉的加热器件能把带钢加热到比上述温度值更高的温度区。可是，为了建立稳定的还原区，这种直接加热还原装置需要特殊或专门结构的喷嘴机构，结果使安装成本急剧增加。此外，由于炉内的环境空气处于还原状态。附着在带钢上的轧制油很难燃烧，因而为钢带的后续表面处理(如镀敷过程)带来很多困难。
因此，本发明的目的就是提供一种连续退火炉，它克服了以前技术的上述缺点；能够完成高温退火；结构紧凑，安装成本低，炉运行经济合理；能够烧除附着在带钢上的轧制油。
本发明的另一目的是提供一种连续退火炉，它能提高包含直接加热还原装置的连续退火炉的总热效率。
按照本发明，提供一种能够对穿过退火炉的带钢进行连续退火的连续退火炉，其特征在于，加热带钢的加热区由直接加热弱氧化装置和位于其后的直接加热还原装置构成。
上述连续退火炉还有以下结构特征。
直接加热弱氧化装置包括再生式喷嘴机构。
直接加热弱氧化装置和直接加热还原装置产生的废气全部或部分地通过直接加热弱氧化装置中的再生式喷嘴机构的废气系统排出；用于直接加热弱氧化装置和直接加热还原装置的燃烧空气被提供给再生式喷嘴机构的空气供给系统；由再生式喷嘴机构的换热器预热所得到的高温空气的部分被用做为直接加热还原装置的燃烧空气。
部分冷空气混入由换热器预热所得到的高温空气中，使高温空气的温度降低到预定温度值。
按照本发明的连续退火炉，它包含加热区，而加热区是由直接加热弱氧化装置和位于其后的直接加热还原装置构成，因此炉中的高速运行带钢首先在直接加热弱氧化装置中被加热到约600～650℃，然后在直接加热还原装置中进一步加热到超过650℃的温度。在上述过程中，附着在带钢表面的油和积碳被直接加热弱氧化装置烧除；而直接加热还原装置既能加热带钢又不会在带钢表面产生氧化皮。其结果，带钢可被加热到需要的高温值。
按照本发明的连续退火炉，直接加热弱氧化装置包括再生式喷嘴机构，因此由导气管排出的废气量可被减少或变为零。其结果，可以缩短构成加热区前级的预热区长度，甚至完全省去预热区。由此得到结构紧凑的连续退火炉。此外，进入预热区的热量可被有效地加以利用，使炉的总热效率得到提高。
按照本发明的连续退火炉，直接加热弱氧化装置和直接加热还原装置所产生的废气都被用于对直接加热弱氧化装置中的再生式喷嘴机构进行预热；由换热器预热的空气被用做为直接加热弱氧化装置和直接加热还原装置的燃烧空气。其结果，直接加热还原装置中产生的废气所包含的热量可以得到充分利用。
按照本发明的连续退火炉，被预热的燃烧空气从直接加热弱氧化装置中获得，温度约为1000℃，因此，如果直接加热还原装置的喷嘴机构距离直接加热弱氧化装置相当远，那么在1000℃高温的燃烧空气中就应混入冷空气以将其温度降低到一个可以使用热绝缘材料的所需值(如800℃)，而且优先选取这样的空气做为燃烧空气。
由于过量的冷空气会降低连续退火炉的总热效率，因此必须符合考虑安装成本与燃料成本间的平衡问题，以便准确地确定供入燃烧空气的冷空气量。
图1为表示本发明的连续退火炉的实施例1的说明图。
图2为表示炉内环境温度变化的图。
图3为表示带钢温度和带钢表面产生的氧化膜总量比率间的关系图。
图4为表示本发明的连续退火炉的实施例2的说明图。
图5为表示连续退火炉的另一张说明图。
图6为表示本发明的连续退火炉的实施例3的说明图。
图7为表示连续退火炉结构中的直接加热弱氧化装置的横截面图。
图8为表示连续退火炉工作方式的说明图。
图9为表示连续退火炉工作方式的另一张说明图。
优选实施例说明下面结合附图中的几个实施例详细解释本发明。
如图1所示，本发明实施例1的连续退火炉10是一种具有门形炉体11的立式结构。
在炉10的一侧有一个预热区PH，而在另一侧有一个加热区HF。加热区HF包括位于加热区入口端的直接加热弱氧化装置1HF以及位于加热区出口端的直接加热还原装置2HF。连续退火炉10的结构下文还要做进一步介绍。
在预热区PH，利用加热区HF所提供的废气以大约250℃的温度对带钢12进行加热，在那里，带钢12运动速度通常约为150m/min。由于预热，提高了连续退火炉10的热效率。正如下文中所要解释的那样，如果直接加热弱氧化装置1HF配有再生式喷嘴，那么即使预热区PH的加热温度较低，直接加热弱氧化装置1HF也足以能使带钢12的温度升高。其结果，与一般的连续退火炉相比，预热区PH的长度得到缩短。
直接加热弱氧化装置1HF是加热区HF的前级部分(在入口端)，配有再生式喷嘴，并以略小于1的剩余空气比保持燃料燃烧，以运动钢带12加热，加热温度约等于或低于650℃。由于直接加热弱氧化装置1HF中的环境气体受到轻微氧化，附着在带钢12表面的积碳和轧制油及其它同类物质等几乎可以完全在加热区HF的这一级被烧除。
图3表示带钢温度和氧化膜(主要是Fe3O4)总量比率间的相互关系。其条件是加热区HF使用直接加热弱氧化装置1HF并保持剩余空气比为1或小于1。由图3可见，氧化膜总量在温度低于600℃时较小，而当温度高于700℃时却迅速增大，因此直接加热弱氧化装置1HF中的容许加热温度约为650℃。
直接加热还原装置2HF是加热区HF的后续级(位于出口端)，配有喷嘴机构，这一点与日本公布专利公报昭64-52025相同，其中，喷嘴的剩余空气比可在0.7到0.9间调整。在直接加热还原装置中，还原焰吹向带钢12，对其进行加热。其结果，带钢12的加热温度可被定在850℃左右。
图2显示了连续退火炉10(图1所示)上A到C点的加热状态。由图2可见，在本实施例中，A点位于预热区PH的出口之后，带钢12温度此处约为250℃；B点位于直接加热弱氧化装置1HF出口之后，带钢12温度约为650℃；C点位于直接加热还原装置2HF之后，此处带钢12温度约为850℃。图1中，数字13代表入口辊，数字14代表导辊，数字14a代表导气管。
图4和图5表示本发明实施例2的连续退火炉15。
由图5可见，连续退火炉15是一种卧式结构，带钢16在炉内水平运动。连续退火炉15由预热区PHa，直接加热弱氧化装置1HFa和直接加热还原装置2HFa构成，从入口开始顺序排列，其中直接加热弱氧化装置1HFa和直接加热还原装置2HFa构成加热区。直接加热弱氧化装置1HFa配有实质上由一对喷嘴18a、18b组成的再生式喷嘴机构，以尽可能缩短预热区PHa的长度。图4中，数字17代表废气导气管。图5中，数字19到22分别代表各个鼓风机，数字23和24分别代表各个废气烟道。
图5表示的连续退火炉15中A到C点的确定方法与图2表示的实施例1的连续退火炉10相同，其升高温度的方法也一样，因此不再做进一步说明。
尽管在实施例1和实施例2所提供的连续退火炉10和15中，直接加热弱氧化装置1HF和1HFa都配有再生式喷嘴，但普通形式的喷嘴也可以使用。
实施例2的连续退火炉15与实施例1的连续退火炉10的在结构上基本相似，为进一步说明连续退火炉15，把预热区PHa看成直接加热弱氧化装置1HFa的前级。在实施例2中(如图5所示)，如果在预热区PHa的前面放置蓄热器25，利用带钢16穿过预热区PHa时从入口处排出的废气显热对燃烧空气预热并供给直接加热还原装置2HFa，就可在一定程度上收集废气显热。不过，利用这类蓄热器25收集废气显热得不到象直接加热弱氧化装置中再生式喷嘴那样高的热效率。其结果，本应用的发明者为提高热效率继续做了深入研究，提出了本发明实施例3的连续退火炉30。
下面参照图6到图8，对实施例3的连续退火炉30加以说明。
如图6所示，直接加热弱氧化装置1HFb配有一个再生式喷嘴，喷嘴由两个燃烧—排放包31和32组成，它们交替完成排放过程和燃烧过程。直接加热还原装置2HFb配有一个直接加热喷嘴33。
如果一个燃烧—排放包31完成燃烧过程，而另一个燃烧—排放包32完成排放过程，那么由直接加热还原装置2HFb中的直接加热喷嘴33产生的废气便经过燃烧—排放包32的换热器32a、阀34、流量调节阀35和鼓风机36排出直接加热还原装置2HFb炉体和直接加热弱氧化装置HFb炉体。燃烧空气通过流量调节阀37、鼓风机38、阀39和燃烧—排放包31的换热器31a，供入燃烧一排放包31。燃烧空气由换热器31a预热到约1000℃，其中一部分经过阀41被送给直接加热喷嘴33。
如果燃烧—排放包32完成燃烧过程，而燃烧—排放包31完成排放过程，则须关闭阀39，打开阀42；同时关闭阀34，打开阀43。此后，燃烧—排放包32和31的工作流程如同前述。
对燃烧—排放包31或32的燃料供应由阀44和阀45的开关或换向所控制。阀41和阀46最好采用双向阀或单向阀，用于打开和切断对直接加热喷嘴33的燃烧空气供应。
图7表示了再生式喷嘴的详细结构，它由两个燃烧—排放包31和32所组成。
直接加热弱氧化装置1HFb的内墙面上装有耐火炉衬。
组成多个再生式喷嘴的多对燃烧—排放包31和32可对称配置在直接加热弱氧化装置1HFb的两侧。燃烧—排放包31和32上分别装有喷嘴管48，为直接加热弱氧化装置1HFb提供燃料。每对燃烧—排放包31和32都分别装有一对蓄热室49和50，同样也与喷嘴管48联接。蓄热室49和50内均装有陶瓷材料的换热器31a和32a。在蓄热室49和50上部有空气出口51和52，为直接加热喷嘴33提供燃烧空气。如果打算对蓄热室49、50中的换热器31a、32a预热，蓄热室49、50下部须有连接入口53、54，由此，空气交替进入蓄热室49、50，或由此排出废气。即，如同后面将要详细说明的那样，当燃烧空气通过连接入口53和蓄热室49进入直接加热弱氧化装置1HFb时，直接加热弱氧化装置1HFb产生的废气便通过蓄热室50和连接口54排出，与此同时，换热器32a被废气预热。接着，当燃烧空气通过连接入口54和蓄热室50进入直接加热弱氧化装置1HFb时，换热器32a对燃烧空气加热，直接加热弱氧化装置1HFb中产生的废气经过蓄热器49和连接口53排出，与此同时，换热器31a被预热。这样的过程交替重复进行。
如图6所示，实施例3的连续退火炉30没有预热区。不过，必要时配置这样一个预热区做为直接加热弱氧化装置1HFb的前级是可以实现的，该预热区可利用由直接加热弱氧化装置1HFb和直接加热还原装置2HFb排出的部分废气对带钢16进行加热。
下面参照图7到图9，对连续退火炉30的工作方式加以说明。其中图8和图9表示气体流动随着连续退火炉燃烧模式转换的变化关系。
如图8所示，当利用再生式喷嘴的燃烧—排放包31完成燃烧过程时，鼓风机38通过连接口53把燃烧空气提供给燃烧—排放包31中的蓄热室49。燃烧空气由燃烧—排放包31中的换热器31a加热至约1000℃后，送入直接加热弱氧化装置1HFb，使燃料燃烧，燃料由直接加热弱氧化装置1HFb中的喷嘴管48提供。约1000℃的燃烧部分空气由空气排出口51排出，而排出的燃烧空气中有一部分用来预热直接加热喷嘴33。
直接加热弱氧化装置1HFb通过燃烧—排放包31产生的废气以及直接加热喷嘴33产生的废气均供应给另一个燃烧—排放包32。在那里，废气对蓄热室50中的换热器32a预热，并由鼓风机36经过连接口54排出。
如图9所示，当燃烧过程由再生成喷嘴中的燃烧—排放包32完成时，燃烧空气则由鼓风机38通过连接口54送入燃烧—排放包32中的蓄热室50。燃烧空气由燃烧—排放包32中的换热器32a加热至约1000℃后，送入直接加热弱氧化装置1HFb，使燃料燃烧，燃料由直接加热弱氧化装置1HFb中的喷嘴管48提供。约1000℃的燃烧部分空气由空气排出口52排出，而排出的燃烧空气用来预热直接加热喷嘴33。
其结果，蓄热室49、50排出的废气温度被降低，约等于或小于200℃，因此废气中包含的显热可被有效地收集起来。
在本实施例中，空气被换热器32a，31a加热，并作为燃烧气体供给直接加热喷嘴33，因此具有约1000℃的高温。其结果，如果直接加热弱氧化装置1HFb与直接加热还原装置2HFb之间有相当长的距离，那么装置间的连接管道必须耐高温，因此使安装成本增加。为避免这一问题，参照图6，利用调节阀56将冷空气部分分流，与阀41、46排出的燃烧空气相混合，燃烧空气被冷空气稀释，因而降低了燃烧空气的温度。
但是，必须注意，燃烧空气中混入过量的冷空气会导致燃烧空气温度过低，最终降低了连续退火炉30的总热效率。其结果，必须综合考虑安装成本(如管道成本)和炉运行成本，确定一个合理、经济的温度值。
如上所述，本发明中，由于加热区由直接加热弱氧化装置和直接加热还原装置两部分组成，因此可以有效地烧除附着在带钢上的积碳轧制油及其它类似物质。另外，直接加热还原装置具有还原能力，用来高温加热带钢时可以避免或减小由于高温加热在钢带表面上的氧化膜生成。
与加热区仅由直接加热还原装置构成的情况相比，本发明安装成本降低，同时退火效率显著提高，其原因，附着在带钢上的积碳、轧制油和其它类似物质能被有效地烧除，使后续表面处理可以毫不废力地顺利进行。
有了再生式喷嘴，可以缩短预热区长度，从而提高了连续退火炉的总热效率。
在直接加热弱氧化装置中使用再生成式喷嘴加热燃烧空气，由于这些受加热的燃烧空气被提供给直接加热还原装置中的直接加热喷嘴，因而将直接加热还原装置的热效率提高到了和使用再生式喷嘴的直接加热弱氧化装置大体相当的水平。其结果，连续退火炉的总效率得到提高。
由于燃烧空气被部分分流的冷空气混合，其温度可按需要值加以调节。其结果，安装成本和运行成本相互调和，实现了连续退火炉的经济运行。
以上，参照附图详细说明了几个实施例，但是勿容置疑，本发明并不严格地局限于这些实施例，在不脱离所附权利要求中详细说明的本发明范围和实质的情况下，本领域普通专业人员可以对本发明实施各种改变。
权利要求
1.一种连续退火炉，能够对穿过上述退火炉的带钢进行连续退火。其特征在于，在加热上述带钢的加热区中，包括直接加热弱氧化装置和直接加热还原装置，且直接加热还原装置位于上述直接加热弱氧化装置之后。
2.如权利要求1的一种连续退火炉，其特征在于，上述直接加热弱氧化装置包含再生式喷嘴机构。
3.如权利要求2的一种连续退火炉，其特征在于，上述直接加热弱氧化装置和上述直接加热还原装置产生的废气全部或部分地通过上述直接加热弱氧化装置中的上述再生式喷嘴机构的废气系统排出；用于上述直接加热弱氧化装置和上述直接加热还原装置的燃烧空气被提供给上述再生式喷嘴机构的空气供给系统；并且由上述再生式喷嘴机构的换热器预热所得到的高温空气被部分用做为上述直接加热还原装置的上述燃烧空气。
4.如权利要求3的一种连续退火炉，其特征在于，部分冷空气混入由上述换热器预热所得到的上述高温空气中，使上述高温空气的温度降低到预定温度值。
全文摘要
在能够连续完成运动带钢退火过程的连续退火炉中，加热带钢的加热区由直接加热弱氧化装置和位于其后的直接加热还原装置构成。连续退火炉可进行高温退火；结构紧凑，安装成本低，运行经济；能烧除轧制油。
文档编号C21D9/56GK1138102SQ9610373
公开日1996年12月18日 申请日期1996年3月22日 优先权日1995年3月23日
发明者和気浩一, 川边洁 申请人:新日本制铁株式会社