用于熱處理細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于熱處理細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種用于熱處理細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品，特別是金屬細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品如鋼制的線材或片材等的方法，其中細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品被輸送通過加熱爐，所述加熱爐以用于加熱空氣的至少一個(gè)加熱設(shè)備，以及入口和出口為特征，其中細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品可以通過所述入口被引入加熱爐并通過所述出口從所述加熱爐排出，并且其中用被加熱的空氣加熱被輸送通過加熱爐細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品。
[0002]而且，本發(fā)明涉及一種用于熱處理細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品，特別是金屬細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品如鋼制的線材或片材等的裝置，其中所述裝置包括以用于加熱空氣的至少一個(gè)加熱設(shè)備，及入口和出口為特征的至少一個(gè)加熱爐，通過所述入口和出口，所述細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品可以被引入所述加熱爐和從所述加熱爐排出，并且其中被輸送通過所述加熱爐的所述細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品可以由所述被加熱的空氣加熱。
[0003]在金屬細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品(如鋼制的線材、片材或其他平坦產(chǎn)品)的制造中，熱處理步驟經(jīng)常被用作過程鏈中的中間步驟或最終步驟。舉例來說，將具有銅和鋅的層的金屬線材在擴(kuò)散加熱爐中進(jìn)行熱處理，以便將銅和鋅的層轉(zhuǎn)化為黃銅。此外，隨后可以在最高至800°C的溫度下，在布置于擴(kuò)散加熱爐下游的單元中實(shí)施消除應(yīng)力的退火過程。對(duì)于許多細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品而言，消除應(yīng)力的退火步驟本身已經(jīng)代表了對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有對(duì)于例如后續(xù)形成過程而言合適的機(jī)械參數(shù)的半成品而言必要的中間步驟。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)近表面區(qū)域中的擴(kuò)散以及合適的表面層的形成的鋼絲的熱處理，以及消除應(yīng)力的退火過程可以以不同的方式實(shí)施:
[0005]在電阻加熱(也稱為焦耳加熱)中，產(chǎn)生與線材的電接觸，以致所述線材體現(xiàn)電阻。然后，線材受到電流的作用，以致所述線材被加熱，并且熱量從內(nèi)側(cè)流向外側(cè)。然而，該方法具有若干缺點(diǎn)。一方面，必須電接觸線材。所謂電弧可能發(fā)生在接觸點(diǎn)并促進(jìn)馬氏體形成。結(jié)果，由于馬氏體硬而脆的微觀結(jié)構(gòu)，該馬氏體形成轉(zhuǎn)而可以導(dǎo)致線材破損。另一方面，特別是針對(duì)于溫度范圍，電阻加熱是難于控制的。而且，由于線材中的熱量從內(nèi)側(cè)流向外側(cè)，這樣的方法主要適合于消除應(yīng)力的退火，而對(duì)于獲得近表面擴(kuò)散并不非常有用。
[0006]另一種選擇為憑借一個(gè)或更多個(gè)線圈在連續(xù)的過程中以電感的方式加熱線材。在該過程期間，熱量從線材表面流入線材內(nèi)部。然而不利的是，線材必須一直處于線圈的中心，以便精確控制溫度。否則，線材的微觀結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)不均質(zhì)。如果接連提供若干線圈(通常實(shí)際情況也是如此，特別是在連續(xù)過程中)以便達(dá)到需要的溫度并從而獲得符合期望的轉(zhuǎn)化，這些問題似乎是幾乎不可控的。
[0007]所謂流化床過程體現(xiàn)了另一個(gè)合適的加熱方法。該過程特征在于可靠的熱傳遞，而使用的媒介(如鹽或沙)有腐蝕和/或磨蝕作用。舉例來說，在后處理過程(如線材拉絲步驟)中，被拉絲的線材的表面上的磨蝕部分對(duì)所使用的裝置及其組件(例如線材拉絲模具)也具有極其不利的作用。
[0008]而且，將鉛浴或鹽浴用于消除應(yīng)力的退火過程是已知的。然而，除了鉛浴以及所謂鉛“夾帶”中潛在的鉛損失之外，這樣的浴主要具有的缺點(diǎn)是輸送通過細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的速度有限。因此，不能達(dá)到高效。
[0009]本發(fā)明的目的是公開一種首先被提出的類型的方法，憑借所述方法，可以有效地且在連續(xù)過程中具有高質(zhì)量地實(shí)施細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品，特別是鋼制的線材的熱處理。
[0010]本發(fā)明的目的還在于公開用于實(shí)施該方法的合適的裝置。
[0011]如果在首先被提出的類型的方法中，加熱爐中的空氣以回路方式被傳送以致所述空氣相對(duì)于被輸送通過加熱爐的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品橫向流動(dòng)，就達(dá)成了本發(fā)明針對(duì)于所述方法的目的。
[0012]本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了若干益處。由于空氣相對(duì)于被輸送通過加熱爐的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的特別有效的加熱。因?yàn)榭梢栽诳缍叹嚯x上實(shí)現(xiàn)在符合期望的溫度范圍之內(nèi)的加熱，所以所使用的加熱爐也可以具有短的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。因此，僅僅小體積的所述加熱爐必須被加熱。此外，由于空氣以回路方式傳送，能量開支被最小化。而且，空氣相對(duì)于連續(xù)輸送的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)導(dǎo)致被處理的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的高質(zhì)量?？偠灾?，本發(fā)明公開了成本劃算、同時(shí)導(dǎo)致被處理的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的高質(zhì)量的方法。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的定向橫向流動(dòng)，可以用導(dǎo)向裝置朝向細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品傳送空氣?？諝獬蚣?xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的流動(dòng)方向可以借助于這些導(dǎo)向裝置被有目的地調(diào)整。
[0014]可能想到的是，利用擋板形式的導(dǎo)向裝置，以便以很大程度上定向的模式以回路方式傳送空氣并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)。在這種情況下，特別地，用被輸送通過加熱爐的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品之上和之下的多個(gè)導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)將是可能的。在這方面，如果空氣相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品從上方和下方、特別地交替地以45°致135°的角度流動(dòng)，優(yōu)選地是大致垂直地流動(dòng)，是有益的。
[0015]特別地，在細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的連續(xù)輸送區(qū)域中，圍繞細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品以蜿蜒形的環(huán)路方式傳送空氣是可能想到的。這樣，尤其是如果提供擋板作為導(dǎo)向裝置，則可以在小空間之內(nèi)容易地實(shí)現(xiàn)相對(duì)于被輸送的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的符合期望的橫向流動(dòng)。蜿蜒形的環(huán)路可以同時(shí)被合并在回路中或形成其一部分。
[0016]而且，為了允許用具有給定導(dǎo)向裝置對(duì)加熱爐的一個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中對(duì)相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)以及由此對(duì)基本預(yù)定的流動(dòng)方向進(jìn)行精確調(diào)整，相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的流動(dòng)可以借助布置在細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的輸送路徑之上和之下的調(diào)整裝置(特別是折翼)而被有益地控制。
[0017]被有益地提出的是，空氣在預(yù)加熱區(qū)中被加熱至第一溫度，并在下游加熱區(qū)中被加熱至第二溫度。這允許在細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品上進(jìn)行有目的的溫度調(diào)整。甚至更加重要的是，一部分空氣可以借此在預(yù)加熱區(qū)和下游加熱區(qū)之間被轉(zhuǎn)移，并以單獨(dú)的回路傳送。這使得布置這樣的后處理單元成為可能:在所述后處理單元中，第二單獨(dú)回路的一部分位于加熱爐下游。然后，空氣的被轉(zhuǎn)移部分被傳送進(jìn)入加熱爐之后的后處理單元。在這種情況下，細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品可以與空氣的被轉(zhuǎn)移部分一起在后處理單元中被保持在預(yù)定的溫度范圍之內(nèi)。后處理單元中的溫度范圍憑借預(yù)加熱區(qū)中的加熱過程基本上被調(diào)整，全部空氣通過所述預(yù)加熱區(qū)被傳送。被轉(zhuǎn)移部分隨后被傳送進(jìn)入后處理單元，所述被轉(zhuǎn)移部分具有在預(yù)加熱區(qū)中被調(diào)整的溫度。其余部分的空氣在下游加熱區(qū)中被加熱至第二溫度，并且隨后用于相對(duì)于被輸送通過加熱爐的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品或作用于被輸送通過加熱爐的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)。在該背景下，用布置在預(yù)加熱區(qū)和下游加熱區(qū)之間的調(diào)整裝置調(diào)整所述被轉(zhuǎn)移的部分空氣的量同樣是可能想到的。這使得精確地調(diào)整一方面被傳送通過加熱爐的部分空氣和另一方面被傳送進(jìn)入后處理單元的部分空氣之間的比例成為可能。
[0018]如果提供兩個(gè)回路，優(yōu)選的是，所述被轉(zhuǎn)移部分的空氣在單獨(dú)回路的端部與沿著加熱爐中的回路循環(huán)的部分空氣合并。然后，兩個(gè)部分流再次到達(dá)預(yù)加熱區(qū)，并在其中被加熱至第一溫度，于是，它們?cè)俅伪环譃橛糜诘谝换芈泛偷诙为?dú)回路的部分流。
[0019]本發(fā)明的方法基本上可以按照逆流原則操作。然而，優(yōu)選的是，在細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的區(qū)域中，以與細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品相同的方向傳送空氣。這導(dǎo)致有益的溫度管理，因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)產(chǎn)品在入口區(qū)域內(nèi)仍具有低的溫度，而空氣具有其在該位置的最高溫度。這樣，細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品可以被快速加熱。
[0020]根據(jù)前述解釋，所述方法通常以這樣的方式實(shí)現(xiàn):細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品被連續(xù)地輸送通過加熱爐。
[0021]如果加熱爐中的空氣可以在首先被提出的類型的裝置中以回路方式被傳送，以致其相對(duì)于被輸送通過加熱爐的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品橫向流動(dòng)，即達(dá)成了本發(fā)明的其他目的。
[0022]由于所提出的相對(duì)于加熱爐中的細(xì)長(zhǎng)產(chǎn)品的橫向流動(dòng)，本發(fā)明的裝置以短的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和由此而得的小體積為特征。這轉(zhuǎn)而意味著僅有小體積的空氣必須被保持在相應(yīng)的溫度下。因此，