用于热处理金属丝的方法和设备的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域和
【背景技术】
[0002]热处理金属丝需要根据待处理的金属丝的性质将该丝加热至450°C?1200°C的温度进行操作。
[0003]这些方法特别影响:奥氏体化、退火以及消除应力热处理。
[0004]传统地，在具有明火的炉中，或在管式炉中，或使用流化床加热丝或丝网。本发明更具体地涉及明火炉。本发明涉及一种用于热处理至少一种金属丝的方法，包括:
[0005]在炉的上游端部将所述至少一种金属丝插入所述炉中，
[0006]在所述至少一种金属丝以从所述上游端部到下游端部向前移动的方向沿着移动方向前行结束之后，在所述炉的下游端部移出所述至少一种金属丝，
[0007]经由燃烧器将加热的气体注入到所述炉中，
[0008]在所述燃烧器的上游将加热的气体排出所述炉外，从而使注入的所述加热的气体以与所述至少一种金属丝向前移动的前述方向相反的方向在所述炉中进行强制流通，以及
[0009]对通过注入的所述加热的气体的所述至少一种金属丝进行对流加热，
[0010]该相反方向的强制流通在相反移动方向上具有主烟气速度，该主烟气速度具有被纵向流扰乱的横向分量。
[0011]这样的用于处理金属丝的方法和用于执行该方法的炉已为人所知一段时间了。它们例如描述在法国专利FR1234334中。
[0012]为了加热，丝在由多个连续的区域构成的炉中前进，每个区域具有特定的温度和特定的气氛。通过气体燃烧器加热每个区域。优选但非限制，在这类型的炉中使用基于以预定的空气-气体比例事先混合助燃空气和气体的燃烧技术。事实上，这种技术的优点是在燃烧器的每个端口处获得燃烧烟气的高出口速度。由于它们的设计，这种类型的燃烧器能够在端口出口处获得完全燃烧的气体，其结果是完美控制区域内的气氛。因此，离开燃烧器的废气在丝周围产生热烟气的对流移动。分离的空气-气体燃烧器技术也用于这类型的直接加热，有时组合助燃空气的预热。
[0013]针对丝的热传导是通过辐射(由于在区域内占主导的高温)和通过对流的热传导的组合。对流传导直接与在炉外壳内燃烧的烟气的流通速度有关。后者的热传导机制特别是在炉的第一区域内占优势，在该第一区域内更多的能量被扩散，而丝仍然是冷的。朝向炉的端部，注入的能量变低。
[0014]通常，在根据现有技术具有隧道设置的这些炉中，因为实际构造的原因，燃烧器设置为垂直于炉的侧壁。通常，它们的取向平行于丝网，有时平行于炉顶。丝网的设置通常相对于炉的炉床高出10mm?150_。
[0015]因此，穿过炉的丝经历热烟气的复合对流的重复流。该对流现象有助于升高处理产品的温度。
[0016]在大多数对流炉中，因为最优化气氛的原因，烟气以与在区域中前进的产品相反的方向从区域之间流通。事实上，大多数方法需要防止丝在高温下过度氧化；因此，在炉的末端部，在还原性条件下运行，而在入口区域，使用中性或轻微氧化性气氛对丝的表面不产生任何问题。
[0017]通过使气氛以相对于丝的前进方向相反的方向流通，富含一氧化碳的区域的潜热通过在氧化区域中在炉的入口处燃烧而回收。通过燃烧的气体在炉中从下游到上游的这种移动，当越来越靠近炉的入口时，烟气的体积变得越来越大。
[0018]燃烧器垂直于壁时，先验热流垂直于丝网。然而，来自炉的下游区域的燃烧气体的流的到达使离开燃烧器的喷射流基本偏向相对于燃烧器轴线的上游方向。
[0019]还必须指出的是，由于物理化学现象的总趋势是，在炉的每个区域中，热烟气(fume)会积聚在炉顶的最顶部并且然后不再与丝网紧密接触，这不利于与待处理的产品进行热交换。
[0020]为了避免这种类型的问题，已经提供了使用风扇混合在炉中占优势的气氛(参见国际专利申请W02011/094775)。引入电动风扇导致高电力消耗。在极高的温度下以及通常在还原条件下混合烟气使风扇叶片遭受侵蚀性非常大的热和化学条件。
[0021]还已知用于钢板前进的热处理炉，其中废气以与待处理产品相同的方向流通。向炉出口倾斜的燃烧器提供在其入口处以促进废气流向炉出口，从而防止废气通过炉入口漏出(参见 US-2010/0183992)。
【发明内容】
[0022]本发明旨在开发一种用于热处理金属丝的方法和设备，使得可改进明火炉中的对流热传导，特别是不需要增加其能量或长度。本发明还旨在使在炉的不同区域中的气氛组成稳定，同时有利于改进对流热传导。
[0023]根据本发明，这些问题通过上述方法解决了，其中，以相对于垂直于所述前进方向的平面向所述炉的下游端部倾斜的注入方向通过至少多个所述燃烧器将加热的气体注入到所述炉中，因此，在前述使热气体以与所述至少一种金属丝向前移动的方向相反的前述方向在炉中进行强制流通之前，起初注入到所述炉中的热气体与前进的所述至少一种金属丝同向。通过不是在垂直于丝的前进方向的平面上，而是朝向炉的下游端部，即与待加热的金属丝同向上取向，将废气注入到炉中，实际上显著改进了针对丝的对流热传导，以及显著改进了针对那些丝的热传导分布。现将通过燃烧器注入的烟气朝向炉的下游方向注入，该烟气不是在燃烧器的出口处直接偏向炉的上游方向，而是通过以丝的相反方向以强制方式流动的废气流而偏向炉的上游方向。它们仅在该下游移动之后才被带回到以炉的上游方向强制流通，这从根本上简单地改进了炉的性能。
[0024]有利地，朝向炉的下游端部的所述注入方向与垂直于所述前进方向的所述平面形成5°?30°的角。优选地，该角为8°?15°，特别是10°。
[0025]通常，根据本发明的方法包括使金属丝网在前进平面上前进。所述同向注入有利地在所述丝网上方的以40mm?150mm、优选45mm?55mm、有利地为50mm的距离与所述丝网平行地进行。
[0026]根据本发明方法的一种优选实施方式，伴随着加热的气体重复且强制地通过金属丝网而进行与注入的加热气体方向相反的所述强制流通。为了避免加热的气体，特别是加热的烟气积聚在炉的炉顶的最顶部，或者当这些气体或烟气从炉的一个区域到另一个区域时这些烟气在丝网下方的延长路程上，需要强制上述热烟气从顶部到底部，然后从底部到顶部连续地穿过丝网，如此重复，这明显改进了通过对流进行的热传导。
[0027]有利地，在所述注入步骤之前，上述方法包括经由在下游注入并且使方向相反的所述热气体来预热上述丝网的步骤。在炉的入口处执行的该步骤中，回收离开的烟气的热熵对于改进热处理的能量性能非常有利。在该预热区域，辐射低，并且不再有任何可用的燃烧器。因此，丝的对流加热的贡献必然占优势。有利地，如在炉的其余部分中一样，在该步骤中，在先前步骤中使方向相反的加热的气体重复地且以强制的方式通过金属丝网。
[0028]本发明还涉及一种用于热处理至少一种金属丝的炉，所述炉包括:
[0029]在所述炉的上游端部的用于所述至少一种金属丝的入口，
[0030]在所述炉的下游端部的用于所述至少一种金属丝的出口，
[0031]驱动装置，所述驱动装置以在所述入口和所述出口之间向前移动的方向沿着前进方向驱动所述炉中的所述至少一种金属丝，
[0032]将加热的气体注入到所述炉中的燃烧器，以及
[0033]位于所述燃烧器的上游的用于所述加热气体的至少一个排出口。
[0034]根据本发明，多个所述燃烧器、优选它们中的大多数、特别是它们全部具有端口，该端口具有轴线，所述轴线相对于垂直于所述前进方向的平面向所述炉的下游端部倾斜。该倾斜的轴线与垂直于所述前进方向的所述平面形成5°?30°，有利地8°?15°，特别是10°的角。优选地，所述燃烧器以彼此交错的行横向定位于所述至少一种金属丝的两侧。
[0035]根据本发明的一种实施方式，所述驱动装置驱动所述炉中的金属丝网，并且所述燃烧器的端口的轴线在相对于该网高出40mm?150mm、优选45mm?55mm、优选50mm的距离的平行于该网的平面上延伸。
[0036]如上所述的明火炉包括炉顶(arch)和炉床。根据本发明的一种实施方式，所述炉顶被低炉顶隔断，所述低炉顶将所述炉分隔成连续的区域并且向下推动所述加热的气体通过所述金属丝网向所述排出口流通，并且所述炉进一步包括支撑物，所述支撑物以距离所述炉床一定的距离支撑所述金属丝网，并且设置为使所述低炉顶向下推动的所述加热的气体强制向上回升通过所述金属丝网。上述低炉顶局部地引起混合从而限制了烟气在炉顶的自由流通，并因此向下推动加热的烟气。因此加热的烟气被强制通过待处理的丝网。通常，这些低炉顶设置为将炉分隔成连续的区域，各区域之间的气氛可能不同。因此它们使在炉的各区域中的气氛的组成稳定。
[0037]上述支撑物保持丝网距离上述炉床一定的距离。根据本发明，它们设置为在烟气低于低炉顶通过之后使该烟气的对流流回升。刚被低炉顶推动向下的烟气就回升到以这种方式设置的支撑物上并且向上再次穿过丝网。<