用于退火氣體之間的爐內(nèi)熱交換的封閉的運送流體系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于熱處理退火件(102)的爐(100)，其中，爐(100)包括可封閉的第一爐室(104)，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件(102)，所述熱處理借助于退火件(102)與在第一爐室(104)中的可加熱或可冷卻的第一退火氣體(112)的熱交換作用；布置在第一爐室(104)中的第一熱交換器(108)，其被構(gòu)建成用于第一退火氣體(112)與運送流體(116)之間的熱交換，其中，第一熱交換器(108)被布置在第一爐室(104)的殼體部分(120)內(nèi)，該殼體部分(120)封閉第一爐室(104)內(nèi)的第一退火氣體(112)；可封閉的第二爐室(106)，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件(102)，所述熱處理借助于退火件(102)與第二爐室(106)中的可加熱或可冷卻的第二退火氣體(114)的熱交換作用；布置在第二爐室(106)中的第二熱交換器(110)，其被構(gòu)建成用于第二退火氣體(114)與運送流體(116)之間的熱交換，其中，第二熱交換器(110)被布置在第二爐室(106)的殼體部分(122)內(nèi)，該殼體部分(122)封閉第二爐室(106)內(nèi)的第二退火氣體(114)；以及封閉的運送流體路徑(118)，其與第一熱交換器(108)以及與第二熱交換器(110)以下述方式有效連接，即，熱能可借助于運送流體(116)在第一退火氣體(112)與第二退火氣體(114)之間傳遞。
【專利說明】用于退火氣體之間的爐內(nèi)熱交換的封閉的運送流體系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于熱處理退火件的爐，以及一種用于熱處理爐內(nèi)的退火件的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] AT 508776公開了一種用于預(yù)加熱罩式退火裝置中的退火件的方法，所述退火裝 置包括接收在保護罩之下處于運送流體環(huán)境之中的退火件的退火基座。在保護罩中經(jīng)受熱 處理的退火件借助于氣態(tài)的熱量載體被預(yù)加熱，所述氣態(tài)的熱量載體這樣環(huán)流，即其從外 部沖刷保護罩，從經(jīng)熱處理的退火件中接收熱量，并且將熱量傳遞給在另一保護罩中待預(yù) 加熱的退火件。為了退火件的熱處理設(shè)置至少一個其他的退火基座，其包括從外部通過燃 燒器加熱的保護罩。使加熱該保護罩的熱廢氣混入已加熱的熱量載體用于退火件的預(yù)加 熱。
[0003] AT 507423公開了一種用于預(yù)加熱罩式退火裝置中的退火件的方法，所述退火裝 置包括兩個接收在保護罩下的退火件的退火基座。在保護罩中經(jīng)受熱處理的退火件借助 于氣態(tài)熱量載體被預(yù)加熱，引導(dǎo)所述氣態(tài)熱量載體使其在兩個保護罩之間環(huán)流，并且從在 保護罩中經(jīng)熱處理的退火件接收熱量，并且將熱量傳遞給其他保護罩中的待預(yù)加熱的退火 件。引導(dǎo)環(huán)流中的熱量載體流從外部沖刷兩個保護罩，同時在保護罩內(nèi)使運送流體循環(huán)。
[0004] AT 411904公開了一種罩式退火爐，其特別用于鋼帶或線纜束，所述退火爐包括接 收退火件的退火基座，并且包括氣密設(shè)置的保護罩。此外，設(shè)置有安裝退火基座中的徑流式 通風(fēng)機，其包括轉(zhuǎn)輪和包圍轉(zhuǎn)輪的導(dǎo)向器，用于使保護罩中的運送流體循環(huán)。用于冷卻運送 流體的熱交換器，在入口側(cè)通過流動通道連接至徑流式通風(fēng)機的受壓側(cè)，且在出口側(cè)流入 導(dǎo)向器與保護罩之間的環(huán)形空隙。在徑流式通風(fēng)機的受壓側(cè)的流動路徑中可軸向移動的轉(zhuǎn) 向裝置用于選擇性地將引導(dǎo)至熱交換器（水冷環(huán)形管束）的流動通道連接至徑流式通風(fēng) 機。將保護罩氣密地安裝到環(huán)形凸緣上，即，將其緊壓在基座凸緣上。熱交換器（冷卻器） 位于環(huán)形凸緣之下。流動通道由從導(dǎo)向器的外圍集中至環(huán)形空隙的環(huán)形通道構(gòu)成。使轉(zhuǎn)向 裝置構(gòu)建成外部包圍導(dǎo)向器的、環(huán)形的轉(zhuǎn)向節(jié)氣門。
[0005] 傳統(tǒng)的成套工作的爐包括相對高的能量消耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于高能效地運行成套工作的爐。
[0007] 該目的通過包括根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的特征的對象來實現(xiàn)。其他的實施例在從 屬權(quán)利要求中得以顯示。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種用于熱處理退火件的爐。所述爐包括可封閉的 第一爐室，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件，所述熱處理借助于退火件與在第一爐室 中的可加熱或可冷卻的第一退火氣體的熱交換作用。在第一爐室中布置有第一熱交換器， 其被構(gòu)建成用于第一退火氣體與運送流體之間的熱交換。將第一熱交換器布置在第一爐室 的殼體部分內(nèi)（例如在保護罩內(nèi)，特別在最里面的保護罩內(nèi)）。所述殼體部分封閉第一爐 室內(nèi)的第一退火氣體（特別地，用于接收退火件的所述殼體部分直接接觸第一退火氣體， 且其使第一退火氣體相對于外部環(huán)境不透氣地或氣密地密封）。此外，提供可封閉的第二 爐室，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件，所述熱處理借助于退火件與在第二爐室中的 可加熱或可冷卻的第二退火氣體的熱交換作用。在第二爐室中布置有第二熱交換器，其被 構(gòu)建成用于第二退火氣體與運送流體之間的熱交換。將第二熱交換器布置在第二爐室的殼 體部分內(nèi)（例如在保護罩內(nèi)，特別在最里面的保護罩內(nèi)）。所述殼體部分（與退火件一同） 封閉第二爐室內(nèi)的第二退火氣體（特別地，用于接收退火件的該殼體部分直接接觸第二退 火氣體，且其使第二退火氣體相對于外部環(huán)境不透氣地密封）。封閉的運送流體路徑與第一 熱交換器以及與第二熱交換器以下述的方式有效連接，即，熱能能夠借助于運送流體在第 一退火氣體與第二退火氣體之間傳遞。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一示范性的實施例，提供一種用于熱處理爐中退火件的方法，在 該方法中，將退火件接收在可封閉的第一爐室中，且退火件借助于其與在第一爐室中的可 加熱的第一退火氣體的熱交換作用而被熱處理。此外，借助于布置在第一爐室中的第一熱 交換器促使第一退火氣體與運送流體之間的熱交換。將第一熱交換器布置在第一爐室的殼 體部分內(nèi)。所述殼體部分封閉第一爐室內(nèi)的第一退火氣體。退火件被接收在可封閉的第二 爐室中，且退火件借助于其與在第二爐室中的可加熱的第二退火氣體的熱交換作用而被熱 處理。此外，借助于布置在第二爐室中的第二熱交換器促使第二退火氣體與運送流體之間 的熱交換，其中，將第二熱交換器布置在第二爐室的殼體部分內(nèi)。所述殼體部分封閉第二爐 室內(nèi)的第二退火氣體。以這樣的方式控制與第一熱交換器和與第二熱交換器有效連接的封 閉的運送流體路徑，即，熱能借助于運送流體在第一退火氣體與第二退火氣體之間傳遞。 [0010] 根據(jù)本發(fā)明的一示范性的實施例，能夠提供與退火氣體分隔開的、設(shè)置在爐的不 同基座或爐室中的流體路徑，也稱之為封閉的運送流體路徑，且其與爐室中的各熱交換器 (所述熱交換器與保護罩分開，特別設(shè)置在保護罩的內(nèi)部）相互有效連接，從而交換兩個爐 室中的兩股被分隔開的退火氣體之間熱能。在此，重要的是避免運送流體與爐室中的退火 氣體之間的直接的機械的接觸。僅所述氣體或流體之間的熱交換借助于各熱交換器得以實 現(xiàn)。通過該方式，對于包括多個爐室或基座的爐，正處于冷卻階段中的爐室的熱能例如被用 于預(yù)加熱正處于加熱階段的其他爐室。對此，根據(jù)本發(fā)明所提供的分隔開且封閉的運送流 體路徑，其與布置在爐室中的熱交換器（因此，熱交換器特別地分別完全地，即在全部氣流 中，受各退火氣體沖刷）流體連接。這導(dǎo)致高效利用所使用的能量。其中，基座的退火氣體 (例如100%的氫氣）不與熱交換協(xié)同基座的退火氣體（例如同樣為100%的氫氣）接觸。 因此，在加熱熱交換器時，也避免了由于油煙（蒸發(fā)的軋制油或滑劑）所造成的不期望的質(zhì) 量下降或?qū)τ谘鯕猓ī?2)和水（H2o)的殘余物的不期望的輸送。此外，根據(jù)本發(fā)明的爐的安 全性非常高，因為禁止了不同爐室的退火氣體之間的相互作用，也就是說禁止了一方面為 退火氣體與另一方面為運送流體（例如100%的氫氣或100%的氦氣）之間的相互作用，盡 管設(shè)置了熱交換器。
[0011] 通過使運送流體的路徑流體地而非熱學(xué)地與兩個爐室中的退火氣體分隔開的方 式，也可以尤其針對高效熱傳遞的需求而設(shè)計使用的運送流體，特別地使用導(dǎo)熱能力強的 運送流體。例如，可使用100%的H 2，100%的He或其他導(dǎo)熱良好的氣體。除此之外，就這 種退火氣體與運送流體的流體隔離而言可以是，將運送流體路徑設(shè)計成高壓路徑，使得在 處于高壓下的運送流體中的熱傳遞顯著提高，且同時能夠運送特別高的熱量，由此不會不 期望地損害單個爐室中的相對低的壓力氣體比例。
[0012] 除儲存在單個爐室的退火氣體中的熱能的熱交換之外，也可以使用用于提供加熱 或冷卻能量的運送路徑，從而選擇性地加熱或冷卻各爐室。對于運送流體路徑來說決定性 的是，其直接作用于全部流體。因此，根據(jù)本發(fā)明的方案的運送流體的路徑既可用于不同爐 室之間的熱交換，又可用于加熱或冷卻。
[0013] 根據(jù)一實施例，當(dāng)恰好僅有一個熱絕緣保護罩（不強制需要設(shè)置其他的加熱或冷 卻罩）置于各基座上時，能夠使構(gòu)造布置的非常緊湊。通過定位在退火室內(nèi)（即，在保護罩 之下）作為各退火氣體的單個熱量輸送單元的熱交換器來實現(xiàn)該優(yōu)點。此外，摘除加熱或 冷卻罩時，有關(guān)操縱單個罩所需的活栓擺動（Kranspiele)的消耗顯著減少?；旧?，活栓 (Kran)僅需要傳送退火件填料以及將保護罩傳送至爐室，而不再需要操縱冷卻或加熱罩。
[0014] 還描述了補充的爐的示范性的實施例。這些實施例也適用于所述方法。
[0015] 根據(jù)一實施例，可以將爐設(shè)計成可成套運行的爐，特別是將其設(shè)計成罩式爐或箱 式爐。將可成套運行的爐理解為將一套退火件（例如，待熱處理的帶）導(dǎo)入其中的爐。然 后，封閉相應(yīng)的爐室，并且使成套導(dǎo)入的退火件經(jīng)受熱處理。換而言之，可成套運行的爐是 可不連續(xù)運行的爐。
[0016] 根據(jù)一實施例，包括可拆卸的第一保護罩（作為上述第一爐室的殼體部分）的第 一爐室是可封閉的，且包括可拆卸的第二保護罩（作為第二爐室的上述殼體部分）的第二 爐室是可封閉的?？梢詫⒂糜诿總€爐室的熱絕緣保護罩構(gòu)建成，使其不透氣地或氣密地封 閉爐室的內(nèi)部，從而使得可進入各子的爐室中的退火氣體受到可靠地保護，不會流出各爐 室。
[0017] 根據(jù)一實施例，第一保護罩可以是第一爐室的最外面的罩，特別是唯一的罩。第二 保護罩可以是第二爐室的最外面的罩，特別是唯一的罩。根據(jù)該優(yōu)選方案，可以將爐設(shè)計成 每個爐室包括唯一的罩。相對于其中安放有保護罩和額外的外部加熱或冷卻罩的傳統(tǒng)罩式 爐，根據(jù)本發(fā)明的每個基座包括唯一的保護罩的爐的結(jié)構(gòu)非常簡單。在爐室中和在包括運 送流體路徑的流體連接中定位各熱交換器，使所述結(jié)構(gòu)簡化，因為該熱交換器可承擔(dān)退火 氣體與運送流體之間的全部熱耦合，且因此可承擔(dān)所有加熱和冷卻的任務(wù)。因此，能夠以最 小的占地面積實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，因為其不需要加熱罩、冷卻罩和交換罩，且每個基座僅 一個熱絕緣保護罩就可以是足夠的。
[0018] 根據(jù)一實施例，第一保護罩和第二保護罩可分別包括耐熱的內(nèi)殼，特別是所述內(nèi) 殼由金屬制成，以及由熱絕緣材料制成的絕緣套。因為根據(jù)該實施例的能量輸送不再通過 保護罩完成（例如外部的加熱罩的燃燒器），保護罩的壁的溫度更低，對耐熱材料的要求更 少，并且降低了壁的熱量損失。根據(jù)該方案，可以將用于罩式爐的保護罩構(gòu)建為明顯不同 于傳統(tǒng)保護罩。傳統(tǒng)保護罩要整體用良好的導(dǎo)熱材料制成，用于實現(xiàn)每個保護罩下的退火 氣體與兩個罩之間的另一氣體之間的熱平衡，而對于所述的實施例，實際上不再要求通過 保護罩的熱相互作用，且這也不再是所期望的。由此，保護罩可至少部分地由熱絕緣材料構(gòu) 成，用于減低向外的熱量損失。
[0019] 相反地，在作為箱式爐的爐方案中，保護罩和/或其他的保護罩分別包括非必須 的耐熱外殼，特別是由金屬制成所述外殼，以及由熱絕緣材料制成的內(nèi)絕緣套。
[0020] 根據(jù)一實施例，運送流體路徑可包括用于產(chǎn)生加熱熱量的加熱單元。該加熱單元 可被設(shè)置成用于直接加熱運送流體或第一熱交換器或第二熱交換器。借助于將所產(chǎn)生的加 熱熱量熱傳遞至第一退火氣體，可加熱第一爐室?？蛇x的或補充的，借助于將所產(chǎn)生的加熱 熱量熱傳遞至第二退火氣體，可加熱第二爐室?？蓪⒓訜釂卧刹贾迷跔t室外，即，將其布 置在被加熱區(qū)域外。若運送流體路徑與單獨的加熱單元耦合在一起，則運送流體自身不僅 能夠用于不同爐室中的退火氣體之間的熱交換，也能夠?qū)崮軓募訜釂卧\送到各爐室內(nèi) 部。
[0021] 在另一方案中，自身作為電流的傳輸介質(zhì)的管束可與供電單元（例如包括的變壓 器）一起使用或協(xié)作使用，其（優(yōu)選在低電壓和高電流的條件下）可通過各熱交換器中的 歐姆損耗（根據(jù)電阻加熱原理）轉(zhuǎn)換成熱能。例如可使用運送流體路徑的低歐姆管壁作為 相應(yīng)的耦合元件，在其上連接各熱交換器（特別是連接管束）。引導(dǎo)耦合元件通過爐室的底 部或爐底來實現(xiàn)簡單且無中斷地構(gòu)建保護罩，因為引導(dǎo)至熱交換器的輸入管道不是必需通 過保護罩。
[0022] 相對于使用燃氣加熱單元可以更優(yōu)選的是，運送流體自身加熱，且通過沿著運送 流體路徑的通風(fēng)機由各熱交換器與各爐室內(nèi)的退火氣體產(chǎn)生熱交換作用。
[0023] 退火室外部加熱單元例如可以是燃氣加熱單元、油加熱單元、燃料顆粒加熱單元 或其他的電加熱單元。例如利用燃氣的加熱可通過退火室外部的熱交換器來實現(xiàn)，其管束 例如在使用天然氣燃燒器的前提下加熱熱壓力氣體，熱壓力氣體可通過壓力通風(fēng)機被運送 至各退火氣體室的熱交換器。利用電能的加熱也可通過變壓器直接通過退火室外部的熱交 換器的管束實現(xiàn)，從而將電能轉(zhuǎn)移至熱壓力氣體，且將包含在其中的熱能運送至各退火氣 體室熱交換器。
[0024] 此外，爐可環(huán)保地運行，例如因為電加熱單元（內(nèi)部或外部）不會產(chǎn)生二氧化碳和 氮氧化物。通過所述的非常高效的熱交換，在燃氣加熱的情況下，甲烷消耗量低，使得僅產(chǎn) 生少量的(^和腸,。油加熱單元可燃燒油，從而產(chǎn)生熱能。燃料顆粒加熱單元可燃燒木質(zhì) 燃料顆粒，從而產(chǎn)生熱能。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明，還可使用其他類型的熱能產(chǎn)生單元。
[0025] 根據(jù)一實施例，第一爐室可通過可拆卸的第一加熱罩而封閉，所述第一加熱罩包 圍第一保護罩。第二爐室可通過可拆卸的第二加熱罩封閉，所述第二加熱罩包圍第二保護 罩。根據(jù)一實施例，第一爐室可包括第一加熱單元，用于加熱第一加熱罩與第一保護罩之間 的間隙。相應(yīng)地，第二爐室可包括第二加熱單元，用于加熱第二加熱罩與第二保護罩之間的 間隙。根據(jù)該方案，除保護罩以外，每個基座或爐室設(shè)置另一加熱罩。其用于加熱在加熱罩 與保護罩之間的間隙，其中，熱平衡穿過保護罩，導(dǎo)致加熱退火氣體。對于該方案，可僅設(shè)置 運送流體路徑，用于退火氣體之間的熱能交換。也可能的是，將冷卻罩置于各爐室上，從而 由此開始冷卻退火氣體。
[0026] 根據(jù)該實施例，第一加熱單元和第二加熱單元可分別是燃氣加熱單元。這樣的燃 氣加熱單元可以是燃氣燃燒器，其在加熱和保護罩之間加熱。
[0027] 根據(jù)一實施例，第一熱交換器和/或第二熱交換器可構(gòu)建成由彎曲成束的管制成 的管束熱交換器。在此，管束熱交換器可被理解成熱交換器，其通過成束的管構(gòu)成，例如卷 繞成圓形的管。管內(nèi)部可以是運送流體路徑的部分，且可由運送流體流動通過。管外部可直 接與與各退火氣體連接。特別地，管束熱交換器可由相互平行延伸布置的管構(gòu)建。管壁可 氣密和耐熱地被構(gòu)建。這樣地設(shè)置結(jié)構(gòu)，即，運送流體通過管的內(nèi)部被施加壓力或被輸送， 且通過管壁將其與各退火氣體分隔開?？赏ㄟ^成束的管增大有效熱交換面積，使得運送氣 體和各退火氣體可交換大量的熱能。此外，本發(fā)明的實施例能夠應(yīng)用在全自動運送中。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，作為熱交換器的管束可用在單個爐室中，可將其置于全部流體中。這 之后用于退火件的冷卻填料與退火件的加熱填料之間的熱交換。此外，可利用管束熱交換 器加熱至退火溫度。也可借助于同一管束熱交換器冷卻到最終溫度（例如退火件的取出溫 度）。
[0029] 根據(jù)一實施例，第一爐室可包括第一退火氣體通風(fēng)機，以及第二爐室可包括第二 退火氣體通風(fēng)機，其中，將各退火氣體通風(fēng)機設(shè)置成，使各退火氣體指向各熱交換器，并且 指向各退火件。可以將各退火氣體通風(fēng)機布置在各基座或爐室的下部區(qū)域中，且使退火氣 體循環(huán)，從而與各爐室中的退火件很好地進行熱交換作用。為此，各退火氣體通風(fēng)機借助于 導(dǎo)向器將退火氣體導(dǎo)向到確定的方向上。
[0030] 根據(jù)一實施例，運送流體可以是導(dǎo)熱能力良好的運送氣體，特別是氫氣或氦氣。通 常，運送流體可以是液體或氣體。在使用氫氣或氦氣的情況下，可利用其良好的導(dǎo)熱能力。 此外，所述氣體也能夠在高壓下很好地使用。
[0031] 根據(jù)一實施例，運送流體路徑中的運送流體可在約2巴-約20巴或更高的壓力 下，特別是在約5巴-約10巴的壓力下。因此，相對于大氣壓，形成運送流體的明顯的過壓， 其可能會超過退火氣體能夠在爐中承受的僅為輕微的過壓。通過使用熱交換器中的高壓， 能夠特別高效地配置熱交換，而不要求在第一和第二爐室中的高壓能力。
[0032] 根據(jù)一實施例，可以將運送流體路徑中的運送流體置于約400°C-約1KKTC的 溫度，特別約600°C-約900°C的溫度。例如，可以將運送流體路徑中的運送流體置于約 700°C-約800°C的溫度。因此，可借助于運送流體，在爐室中產(chǎn)生對于熱處理例如由鋼、鋁 或銅和/或其合金制成的帶、線或型材的退火件所要求的溫度。
[0033] 此外，根據(jù)一實施例，爐可包括至少一個可封閉的第三爐室和布置在第三爐室中 的第三熱交換器，第三爐室被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件，即，借助于退火件與第三爐 室中的可加熱的第三退火氣體的熱交換作用，將該第三熱交換器構(gòu)建成用于第三退火氣體 與運送流體之間的熱交換。也可以將第三熱交換器布置在第三爐室的殼體部分內(nèi)，該殼體 部分封閉第三爐室內(nèi)的第三退火氣體。封閉的運送流體路徑也可以下述方式與第三熱交換 器有效連接，即，使熱能能夠借助于運送流體在第一退火氣體和第二退火氣體和第三退火 氣體之間傳遞。根據(jù)該方案，至少三個爐室可相互耦合。針對每個單獨的爐室，能量交換的 加溫、加熱和冷卻的環(huán)流可以是不同的。循環(huán)地，三個爐室中的兩個可借助于運送流體熱耦 合，從而例如預(yù)冷卻一個爐且預(yù)加熱另一個。各第三爐可受限于加熱或冷卻的程序。在使 用兩個爐室的情況下，爐室之間的熱交換可一級地提供，在使用三個爐室的情況下可二級 地提供，或在使用多于三個爐室的情況下更多級地提供。
[0034] 根據(jù)一實施例，爐可包括控制單元，其被設(shè)置成這樣地控制運送流體路徑，S卩，借 助于運送流體和第一退火氣體和第二退火氣體之間的熱交換，使第一爐室和第二爐室中的 一個可選擇性地在預(yù)加熱模式、加熱模式、預(yù)冷卻模式或最終冷卻模式下運行。這樣的控制 單元例如可以是微處理器，其協(xié)調(diào)不同爐室的運行模式。在此，控制單元例如可控制加熱單 元、冷卻單元或流體系統(tǒng)的閥，從而自動實施運行過程。預(yù)加熱模式可理解成爐室的運行模 式，其中，退火氣體以下述方式被設(shè)置為升高的中間溫度，即，另一退火氣體的熱能被輸送 至該退火氣體。退火氣體可承受一個或多個持續(xù)的預(yù)加熱階段。在加熱模式下，爐室外部 的加熱單元（燃氣、電的等）可接通已經(jīng)通過上述方式一級或多級預(yù)加熱的退火氣體，從而 將退火氣體設(shè)置為高的最終溫度。在加熱模式之后且在冷卻模式開始之前，退火氣體可經(jīng) 受預(yù)冷卻（大致與上述預(yù)加熱相反的過程），其中，將退火氣體通過下述方式設(shè)置為下降的 中間溫度，即，退火氣體的熱能迂回地通過運送流體氣體間接地被輸送至另一退火氣體。在 最終冷卻模式中，爐室外部的冷卻單元（例如水冷卻）可接通流體氣體且由此接通退火氣 體，從而將退火氣體冷卻到更低的溫度。
[0035] 根據(jù)一實施例，運送流體路徑可包括運送流體通風(fēng)機，用于將運送流體輸送通過 運送流體路徑。由此，運送流體通風(fēng)機可沿著預(yù)定的路徑輸送運送流體，該路徑可通過相應(yīng) 的閥調(diào)整而預(yù)定。
[0036] 根據(jù)一實施例，運送流體路徑可包括可接通的冷卻器，用于冷卻運送流體路徑中 的運送流體。這樣的可接通的冷卻器（例如基于管束的水冷卻原理）允許，為了運送流體 加載冷卻能量，其能夠通過各熱交換器耦合至單個的爐室中。
[0037] 根據(jù)一實施例，運送流體路徑可包括多個閥。所述閥例如可以是氣動閥或電磁閥， 其可借助于電信號接通。當(dāng)閥以合適的方式被布置在流體路徑中時，可設(shè)置不同的運行模 式?？梢赃@樣的接通閥（例如在控制單元的控制下），即，爐可選擇性地在下述運行模式之 一下運行：
[0038] a)在第一運行模式下，其中，運送流體通風(fēng)機將運送流體與第二退火氣體熱耦合， 運送流體從第二退火氣體帶走熱量，且輸送至第一退火氣體，從而預(yù)加熱第一爐室和預(yù)冷 卻第二爐室；
[0039] b)在后續(xù)的第二運行模式下，其中，加熱單元進一步加熱第一爐室，且其中，在與 其分開的路徑中，運送流體通風(fēng)機將運送流體輸送到接通的用于冷卻的冷卻器，且被冷卻 的運送流體與第二退火氣體熱耦合，從而進一步冷卻第二爐室；
[0040] c)在后續(xù)的第三運行模式下，其中，運送流體通風(fēng)機將運送流體與第一退火氣體 熱耦合，使得運送流體從第一退火氣體帶走熱量，且輸送至第二退火氣體，從而預(yù)加熱第二 爐室和預(yù)冷卻第一爐室；
[0041] d)在后續(xù)的第四運行模式下，其中，加熱單元進一步加熱第二爐室，且其中在與其 分開的路徑中，運送流體通風(fēng)機將運送流體輸送至接通的用于冷卻的冷卻器，且被冷卻的 運送流體與第一退火氣體熱耦合，從而進一步冷卻第一爐室。
[0042] 這四個運行模式可連續(xù)重復(fù)，使得能夠?qū)嵤┉h(huán)流的過程。
[0043] 根據(jù)一實施例，爐中的熱交換器可實施成密封的，或包括壓力罐，其氣密地包圍運 送流體路徑的至少一部分?？稍诶?0巴的高壓下運行的全部運送流體路徑，例如可實施 成包括密封的管、閥和運送流體通風(fēng)機，或被置于壓力罐或另一壓力保護裝置中。也可能的 是，以壓力罐套住特別的壓力負載的部件，尤其是運送流體通風(fēng)機。
[0044] 根據(jù)一實施例，第一熱交換器可相對于用于驅(qū)動第一退火氣體的第一退火氣體通 風(fēng)機，和/或第二熱交換器可相對于用于驅(qū)動第二退火氣體的第二退火氣體通風(fēng)機這樣地 被布置，即，在爐的每個運行狀態(tài)下，由第一退火氣體通風(fēng)機驅(qū)動的第一退火氣體流過第一 熱交換器，和/或在爐或爐室的每個運行狀態(tài)下，由第二退火氣體通風(fēng)機驅(qū)動的第二退火 氣體流過第二熱交換器。
[0045] 這樣的實施例的顯著優(yōu)點在于，在每個運行狀態(tài)（特別借助于加熱裝置加熱的運 行狀態(tài)，借助于冷卻裝置冷卻的運行狀態(tài)，以及退火氣體與熱交換設(shè)備之間的熱交換的運 行狀態(tài)）下，由通風(fēng)機輸送的退火氣體直接指向各熱交換器。特別地，由通風(fēng)機驅(qū)動的退火 氣體的這樣的直接或間接流過可在全部流體中實現(xiàn)，即，完全沿著圍繞通風(fēng)機的圓周（例 如所設(shè)想的圓形）。由此，可以實現(xiàn)退火氣體與各熱交換器之間非常高效的熱耦合。特別地， 各熱交換器可位置固定地安裝或不移動地設(shè)置在爐上，由此確保由通風(fēng)機輸送的退火氣體 通過導(dǎo)流片或類似物被指向大致圓形布置的管束熱交換器或其他熱交換器。為確保在爐或 各爐室的每個運行狀態(tài)下，由各退火氣體通風(fēng)機驅(qū)動的各退火氣體流過各熱交換器，各熱 交換器應(yīng)位置固定地且不移動地布置在爐的相應(yīng)位置上并且長時間地固定于此。在使用運 送流體路徑（用于預(yù)加熱或預(yù)冷卻）的情況下，借助于加熱單元用于加熱的加熱-運行狀 態(tài)，借助于冷卻單元用于冷卻的冷卻-運行狀態(tài)，以及用于不同的爐室之間熱交換的熱交 換-運行狀態(tài)，可看成爐或各爐室的可能的運行狀態(tài)。
[0046] 根據(jù)一實施例，對于爐，第一退火氣體和第二退火氣體可相對于運送流體保持無 接觸。由此，可在結(jié)構(gòu)上確保，退火氣體不與運送流體氣體接觸，因此不會出現(xiàn)油煙。
[0047] 下文中，結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明示范性的實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明一示范實施例的包括多個基座的用于熱處理退火件的罩式 爐，其中，退火氣體可借助于熱交換器被加熱或冷卻。初始時通過另一熱交換器（冷卻基 座）的運送氣體實現(xiàn)對該熱交換器的加熱，且之后利用供電單元加熱。初始時通過另一熱 交換器（加熱基座）的運送氣體實現(xiàn)對該熱交換器的冷卻，且之后通過可接通的冷卻裝置 冷卻。
[0049] 圖2至圖5為根據(jù)圖1的罩式爐運行的環(huán)流過程期間的不同運行狀態(tài)的示意性視 圖。
[0050] 圖6為根據(jù)圖1的罩式爐的根據(jù)本發(fā)明的退火基座的細節(jié)圖。
[0051] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范實施例的包括多個基座的用于熱處理退火件的 罩式爐，其中，退火氣體可借助于熱交換器被加熱或冷卻。初始時，通過另一熱交換器（冷 卻基座）的運送氣體實現(xiàn)對該熱交換器的加熱，且之后利用外部的燃氣加熱單元加熱。初 始時，通過另一熱交換器（加熱基座）的運送氣體實現(xiàn)對該熱交換器的冷卻，且之后通過可 接通的冷卻裝置冷卻。
[0052] 圖8至圖11為根據(jù)圖7的罩式爐運行的環(huán)流過程期間的不同運行狀態(tài)的示意性 視圖。
[0053] 圖12示出圖1以及圖7中所示的罩式爐的溫度-時間曲線，其對于不同的運行狀 態(tài)示出單個基座的各自的溫度曲線。
[0054] 圖13示出根據(jù)本發(fā)明的罩式爐的兩級運行情況下的溫度-時間-曲線，包括兩級 的預(yù)加熱階段、加熱階段，兩級的預(yù)冷卻階段和最終冷卻階段，其中，三個基座可借助于運 送氣體路徑熱耦合。
[0055] 圖14示出包括根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的兩級熱交換的多基座爐的示意性視 圖。
[0056] 圖15示出熱絕緣的保護罩，且其能夠與根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的爐一起使 用。
[0057] 圖16示出圖6中所示類型的罩式爐的俯視圖，其中，管束熱交換器運行狀態(tài)不依 賴于循環(huán)裝置（Umwdlzaggregat)地與爐環(huán)境基本上在全部流體中環(huán)流，從而針對加熱、 冷卻以及熱交換分別確保循環(huán)裝置與管束熱交換器之間的良好熱量耦合。
[0058] 圖17示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范實施例的爐，其中，僅從冷卻的至加熱的退火件 的熱交換有用，且因此除每個基座的保護罩以外提供加熱罩。通過氣體/水-冷卻器實現(xiàn) 最終冷卻，如圖1中所示。

【具體實施方式】
[0059] 在不同的附圖中，相同的部件具有相同的參考標(biāo)記。
[0060] 以下，參考圖1所描述的根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的罩式爐100。
[0061] 構(gòu)建用于熱處理退火件102的罩式爐100。該退火件一部分布置在罩式爐100的 第一基座Sol上，且另一部分布置在罩式爐100的第二基座S 〇2上。在圖1中僅示意性示 出的退火件102例如可以是要經(jīng)受熱處理的鋼帶或金屬線束等（例如層上的堆積物）。
[0062] 罩式爐100包括第一可封閉的爐室104,其屬于第一基座Sol。第一爐室104用于 接收和熱處理退火件102,其被成套地輸送至第一基座Sol。為了熱處理，第一爐室104利 用第一保護罩120氣密地被封閉。第一保護罩120被構(gòu)建成鐘罩的形狀，且其能夠借助于 活栓被操縱（未示出）。第一退火氣體112,例如氫氣，其可作為保護氣體進入借助于第一 保護罩120不透氣地密封的第一爐室104中且被加熱，如下文中更加詳細地描述的。第一 退火氣體通風(fēng)機130 (或基座通風(fēng)機）在第一爐室104中可轉(zhuǎn)動地被驅(qū)動，從而循環(huán)第一爐 室104中的退火氣體112。由此，被加熱的第一退火氣體112熱有效地接觸待熱處理的退火 件 102。
[0063] 第一管束熱交換器108被布置在第一爐室104內(nèi)。第一管束熱交換器由管的多個 壁構(gòu)成，其中，下文中更加詳細描述的運送氣體116被輸送至管入口，流動通過管內(nèi)部，且 通過管出口被排出。管束的外表面直接接觸第一退火氣體112。第一管束熱交換器108用 于第一退火氣體112與運送氣體116之間的熱交換作用，所述運送氣體根據(jù)一實施例是在 例如為10巴的高壓下導(dǎo)熱能量良好的氣體，例如氫氣或氦氣。明顯地，第一管束熱交換器 108可看成多個卷繞的管，其中，運送氣體可被引導(dǎo)通過管的內(nèi)部，且通過例如金屬的、良好 導(dǎo)熱的管壁與圍繞管的外壁環(huán)流的第一退火氣體112進行熱交換作用。換而言之，第一退 火氣體112與運送氣體116雖然是流體分離的或相互不可混合地分開的，然而可借助于第 一管束熱交換器108在全部流體中實現(xiàn)熱交換作用。
[0064] 第一管束熱交換器108相對于用于驅(qū)動退火氣體的第一退火氣體通風(fēng)機130這樣 地被布置，即，在爐100的每個運行狀態(tài)下，由第一退火氣體通風(fēng)機130驅(qū)動的退火氣體流 過第一管束熱交換器108?；A(chǔ)的作用原理在圖16中更加詳細地描述。
[0065] 當(dāng)使用例如10巴的高壓來輸送運送氣體116時，可小尺寸地提供運送氣體路徑 118的管，這帶來緊湊的結(jié)構(gòu)。運送氣體116的壓力可基本高于各爐室104、106中的退火氣 體112的和退火氣體114的壓力（超過大氣壓20毫巴至50毫巴之間的輕微過壓）。
[0066] 第二基座So2與第一基座Sol相同地構(gòu)建。其包括用于循環(huán)第二爐室106中的例 如同樣是氫氣的第二退火氣體114的第二退火氣體通風(fēng)機132。第二爐室106借助于第二 保護罩122相對于外部環(huán)境不透氣地密封。第二管束熱交換器110使得第二退火氣體114 與運送氣體116之間的熱方面的、但不接觸的交互作用成為可能。
[0067] 在根據(jù)圖1的實施例中，示出兩個基座Sol，So2,然而在其他實施例中，兩個或更 多個基座可相互有效耦合地運行。
[0068] 第一爐室104向下通過第一爐底170(即，熱絕緣的基座下部）限制，然而，第二爐 室106向下通過第二爐底172限制。為使在運送氣體管系統(tǒng)中環(huán)流的運送氣體116與第 一退火氣體112之間的流體交互作用成為可能，輸送運送氣體116通過第一爐底170至第 一管束熱交換器108的管內(nèi)部是可能的。通過類似的方式，輸送運送氣體116通過第二爐 底172至第二管束熱交換器110的管內(nèi)部是可能的。通過運送氣體116被引導(dǎo)通過各爐底 170、172在底部地進入各爐室104,106或從其中被導(dǎo)出的方式，也實現(xiàn)能量輸送進入各基 座Sol以及S 〇2,以及能量排出各基座Sol以及S〇2通過爐底170、172。
[0069] 運送氣體116通過封閉的運送氣體路徑118環(huán)流，其也可被稱為封閉的輸送環(huán)流。 在此，封閉意味著，運送氣體116氣密地封閉在耐熱的且密封的運送氣體路徑118內(nèi)，且其 從系統(tǒng)中泄漏出前，或在與其他氣體混合前，以及在與環(huán)境進行壓力平衡前受到保護。因 此，在運送氣體116例如可通過泵出等交換之前，運送氣體116多次循環(huán)地環(huán)流通過運送氣 體路徑118。由于借助于管束熱交換器108U10純熱耦合，而不允許基于接觸的交互作用， 或運送流體氣體116與退火氣體112或114的混合。
[0070] 第一管束熱交換器108在功能上作為熱輸出設(shè)備或熱接收設(shè)備，其從輸入和輸出 管道（Zu-und Ableitungen)上看，完全位于通過第一保護罩120封閉的第一爐室104的內(nèi) 部中。第二管束熱交換器110同樣在功能上作為熱輸出設(shè)備或熱接收設(shè)備，其輸入和輸出 管道完全位于通過第二保護罩122封閉的第二爐室106的內(nèi)部中。因此，對于罩式爐100， 借助于作為的熱輸出設(shè)備或熱接收設(shè)備的被布置在各爐室104U06的內(nèi)部中的管束熱交 換器108、110 (其與保護罩120、122分開或相對其獨立，且被其覆蓋），實現(xiàn)熱量輸出到各退 火氣體112、114。根據(jù)本發(fā)明，由于僅在保護罩120、122內(nèi)熱量傳輸至退火氣體112、114， 因而不必提供除保護罩120U22外的其他罩。換言之，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)退火氣體112U14 與各基座Sol、S 〇2的各自唯一的保護罩120、122內(nèi)的熱源之間的所有熱交換作用。這允許 罩式爐100的緊湊設(shè)計，且降低了應(yīng)用活栓間隙的成本。
[0071] 如以下更為詳細描述，封閉的運送氣體路徑118與第一管束熱交換器108和與第 二管束熱交換器110這樣地有效連接，即，熱能可借助于運送氣體116在第一退火氣體112 與第二退火氣體114之間傳遞。當(dāng)例如第一基座Sol處于冷卻階段中時，還是熱的第一退火 氣體112的熱能可借助于第一管束熱交換器108中的熱交換被傳遞到運送氣體116。由此 經(jīng)加熱的運送氣體116可通過第二管束熱交換器110與第二退火氣體114有效地?zé)徇B接， 且由此用于加熱或預(yù)加熱第二基座S 〇2?？蛇x地，通過類似的方式，可以將熱能從第二退火 氣體114傳遞至第一退火氣體112。
[0072] 通過運送氣體路徑118和在其中流動的運送氣體116與退火氣體112和退火氣體 114嚴格的機械去耦合的方式，可使運送氣體路徑118中的運送氣體116保持在例如10巴 的高壓下。通過該高壓，可非常高效地交換第一退火氣體112與第二退火氣體114之間的 高熱能。此外，由于退火氣體路徑與運送氣體路徑分離，可選擇不同于退火氣體112U14的 運送氣體116,使得兩種氣體類型可相互獨立地在各功能方面被優(yōu)化。也防止了在第一爐 室104和第二爐室106內(nèi)部的油煙或其他污染，因為位于其中的退火氣體112U14不發(fā)生 與運送氣體116的交換。
[0073] 此外，供電單元124作為運送氣體路徑118的部件提供。供電單元124包括用于 兩個基座的變壓器174,其與用于提供高壓的供電單元176有效耦合。根據(jù)開關(guān)178 (次級 偵D的接通狀態(tài)，電流通過夾180和182并且通過運送氣體路徑118的連接管126直接傳 遞至管束108或110。然而，也可以為每個基座提供一個變壓器，從而在初級側(cè)在電流強度 的僅為約1/10的情況下轉(zhuǎn)換。也可完全解除供電單元124的激活。電流從低歐姆的管壁 126被傳導(dǎo)至基本高歐姆的管束熱交換器108,在此將電流轉(zhuǎn)換成熱量，所述熱量通過歐姆 損耗產(chǎn)生。由此，將管壁126作為流引導(dǎo)體，在實際加熱時在管束上繼續(xù)執(zhí)行以上所述的。 由此，熱能被傳遞至第一管束熱交換器108,且從該處被傳遞至第一退火氣體112,或從第 二管束熱交換器110被傳遞至第二退火氣體114。供電單元124使得能夠加熱管束熱交換 器108、110。在第一基座Sol的區(qū)域中的第一電絕緣裝置184和在第二基座S 〇2的區(qū)域中 的第二電絕緣裝置186用于使在該絕緣件184、186之上或之下的管壁電分離。
[0074] 此外，提供運送氣體通風(fēng)機140,其被構(gòu)建成用于輸送運送氣體116通過運送氣體 路徑118。熱壓通風(fēng)機可用作為運送氣體通風(fēng)機140。此外，運送氣體路徑118包括可接通 的冷卻器142,其在使用氣體-水-熱交換器的情況下用于冷卻運送氣體路徑118中的運送 氣體116 (可選地，在該位置上也可使用電冷卻單元）。在運送氣體路徑118的不同位置上 布置單向閥144,其例如可電開關(guān)或氣動開關(guān)，從而打開或閉合確定的氣體通道。此外，多向 閥146可被置于運送氣體路徑118的其他位置上，其相應(yīng)地在多個位置之間可開關(guān)多個可 能的氣體通道。閥144U46的開關(guān)以及運送氣體通風(fēng)機140、加熱單元124以及冷卻單元 142的接通和斷開，可同樣借助于電信號實現(xiàn)。該系統(tǒng)可通過操作者手動地或通過例如微處 理器的控制單元實現(xiàn)，所述控制單元未在圖1中示出，且該控制單元能夠促使罩式爐100運 行的自動化環(huán)流。
[0075] 如圖1中所示的，壓力罐148也可選擇性地包圍運送氣體通風(fēng)機140。在運送氣體 路徑118能夠以例如10巴的壓力運行時，壓力罐148的有利作用為壓力保護。運送氣體路 徑118的其他部件可實施密封的，或同樣被布置在壓力罐內(nèi)。
[0076] 此外，圖1示出控制單元166,其被設(shè)置成用于控制和開關(guān)爐100的單個部件，如在 圖1中示意性地利用箭頭表示的。
[0077] 以下參考圖2至圖5,在其中示出罩式爐100的不同的運行狀態(tài)，其可通過對流體 閥144、146以及電開關(guān)178的位置的相應(yīng)控制（利用控制單元166)而設(shè)置。
[0078] 在圖2中示出的第一運行狀態(tài)I下，運送氣體通風(fēng)機140與第二退火氣體114熱 耦合，使得運送氣體116從第二退火氣體114帶走熱量，且將熱量輸送至第一退火氣體112。 由此，在運行狀態(tài)I下，通過下述方式使第一爐室104預(yù)加熱且使第二爐室106預(yù)冷卻，即， 運送氣體116將熱能從第一退火氣體112輸送到第二退火氣體114。由此，加熱基座Sol的 填料（退火件），且冷卻第二基座S 〇2的填料（退火件）。
[0079] 圖3示出罩式爐100的第二運行狀態(tài)II，其跟隨第一運行狀態(tài)I。在第二運行狀 態(tài)II下，管束108通過下述方式利用供電單元124電加熱第一爐室104,即，閉合相應(yīng)的電 路徑。在與其分開的流體路徑中，運送氣體通風(fēng)機140將運送氣體116輸送至此時接通的 冷卻器142,用于冷卻第二退火氣體114。此時被冷卻的運送氣體116與第二退火氣體114 熱耦合，從而冷卻第二爐室106。根據(jù)圖3,由此，進一步加熱基座Sol的填料（退火件），相 反地，進一步被冷第二基座So2的填料（退火件）。
[0080] 在第二運行狀態(tài)II之后，此時經(jīng)熱處理的和期間經(jīng)冷卻的退火件102的填料從第 二基座S 〇2中被取出。為此，活栓可取下第二保護罩122,然后取出布置在第二基座S〇2中 的退火件102,并且將退火件102的新填料加入第二基座S 〇2中。
[0081] 此后跟隨圖4中所示出的第三運行狀態(tài)III。在該第三運行狀態(tài)III中，運送流體 通風(fēng)機140將運送流體116與第一退火氣體112熱稱合，使得運送氣體116從第一退火氣 體112帶走熱量，且將熱量輸送至第二退火氣體114。由此，預(yù)加熱第二爐室104,且冷卻第 一爐室106。
[0082] 在該第三運行狀態(tài)III之后，激活圖5中所示出的后續(xù)的第四運行狀態(tài)IV。在第四 運行狀態(tài)IV下，管束110進一步地利用供電單元124僅電加熱第二爐室106。在與其分開 的流體路徑中，運送流體通風(fēng)機140將運送氣體116輸送至接通的用于冷卻的冷卻器142。 經(jīng)冷卻的運送氣體116與第一退火氣體112熱耦合，從而進一步冷卻第一爐室104。由此， 基座Sol的填料（退火件）被進一步冷卻，且第二基座S 〇2的填料（退火件）被進一步電 加熱。
[0083] 在第四運行狀態(tài)IV之后，此時經(jīng)熱處理的和期間經(jīng)冷卻的退火件102的填料從第 一基座Sol中被取出。為此，活栓可取下第一保護罩120,然而取出布置在第一基座Sol中 的退火件102,并且將退火件102的新填料加入第一基座Sol中。
[0084] 此時，運行狀態(tài)I至IV的環(huán)流可重新開始，S卩，罩式爐100下一步再次根據(jù)圖2運 行。
[0085] 圖6示出罩式爐的第一基座Sol的部分的放大視圖，從中詳細示出包括導(dǎo)入和導(dǎo) 出的在全部流體中的管束熱交換器108的布置。利用參考標(biāo)記600表示保護罩120的熱絕 緣。
[0086] 第一退火氣體通風(fēng)機130是徑流式通風(fēng)機，其轉(zhuǎn)輪602由馬達604驅(qū)動。轉(zhuǎn)輪602 由包括導(dǎo)向葉片的導(dǎo)向器608包圍。僅示意性表示的置于退火基座上的退火件102被保護 罩120覆蓋，其由環(huán)形凸緣612支撐，所述凸緣通過環(huán)形的密封件614用于氣密地閉合保護 罩 120。
[0087] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范實施例的罩式退火爐100。
[0088] 在根據(jù)圖7的罩式爐100中，代替電加熱的爐內(nèi)的帶有供電單元124的熱交換束 108/110提供布置在爐外部的燃氣加熱單元700。可選地，也可使用電加熱單元作為爐外部 的加熱單元。分開的加熱通風(fēng)機704屬于燃氣加熱單元700,該通風(fēng)機通過管系統(tǒng)輸送由燃 氣加熱單元700加熱的運送氣體116。根據(jù)圖7,通過管束熱交換器108、110輸送由燃氣加 熱單元700加熱的運送氣體116。
[0089] 此外，提供控制單元702,其被構(gòu)建成，通過不同的控制管路720來開關(guān)不同的閥 144、146,以及用于接通或斷開冷卻器142、燃氣加熱單元700以及通風(fēng)機140、704。通風(fēng)機 140可構(gòu)建成冷壓力通風(fēng)機，相反地，通風(fēng)機704是熱壓力通風(fēng)機。
[0090] 燃氣加熱單元700作為加熱器，且被構(gòu)建成氣體熱交換器，用于將熱能傳遞至運 送氣體116。
[0091] 圖7中的爐底170U72之下的區(qū)域可完全或部分地被置于高壓力罐內(nèi)部內(nèi)，從而 為運送氣體系統(tǒng)118中的商壓提供保護。
[0092] 圖8至圖11示出根據(jù)圖7的罩式爐100的四個運行狀態(tài)，其在功能上對應(yīng)于根據(jù) 圖2至圖5的運行狀態(tài)I至IV。
[0093] 根據(jù)圖8中的運行狀態(tài)I，冷卻器142與系統(tǒng)提供的其余部分分開。斷開燃氣加熱 單兀700。熱量從第二基座So2的第二退火氣體114被傳遞至第一基座Sol中的第一退火 氣體112。
[0094] 根據(jù)圖9中的運行狀態(tài)II，第一基座Sol由當(dāng)前接通的燃氣加熱單元700進一步 加熱，而分開的另一氣體路徑中冷卻器142被激活，且第二基座So2中的第二退火氣體114 被有效地進一步冷卻。
[0095] 在運行狀態(tài)II完成后，退火件102從第二基座So2中被取出，且被新的、待熱處理 的填料退火件102所代替。
[0096] 圖10示出第三運行狀態(tài)III，其中，熱能從第一基座Sol中的第一退火氣體112被 傳遞至第二基座S 〇2中的第二退火氣體114。冷卻器142和燃氣加熱單元700在該狀態(tài)下 關(guān)閉。
[0097] 運行狀態(tài)III被圖11中所示的運行狀態(tài)IV解除。根據(jù)該運行狀態(tài)，冷卻器142 被激活，且有效地進一步冷卻第一基座Sol。在分開的流體路徑中，第二基座S 〇2借助于燃 氣加熱單元700有效地進一步被加熱。
[0098] 在執(zhí)行根據(jù)第四運行狀態(tài)IV的過程之后，退火件102可從第一基座Sol中被取 出，被新的填料退火件102所代替。
[0099] 以下參考圖12描述第一曲線圖1200和第二曲線圖1250。第一曲線圖1200包括 橫坐標(biāo)1202,沿著橫坐標(biāo)描繪了運行狀態(tài)I至IV所執(zhí)行的時間周期。沿著縱坐標(biāo)1204描 繪了在運行狀態(tài)I至IV執(zhí)行期間的各退火氣體或退火件的溫度。在第二曲線圖1250中也 相應(yīng)的選擇橫坐標(biāo)1202和縱坐標(biāo)1204。
[0100] 第一曲線圖1200涉及單個運行狀態(tài)I至IV期間的第一基座Sol的第一退火氣體 112以及退火件的溫度變化過程，相反地，第二曲線圖1250涉及在根據(jù)圖1或圖7的運行狀 態(tài)I至IV期間第二基座S 〇2的第二退火氣體114以及退火件的溫度變化過程。在第一運 行狀態(tài)I下，熱能從基座So2中的第二退火氣體114被傳遞至基座Sol中的第一退火氣體 112 (第一熱交換WT1包括能量傳遞E)。在第二運行狀態(tài)II下，帶有退火件的第一基座Sol 有效地進一步被加熱（Η)，相反地，帶有退火件的第二基座S〇2有效地進一步被冷卻（K)。在 后續(xù)的第三運行狀態(tài)III下，熱能從第一基座Sol中的第一退火氣體112或退火件被傳遞 至第二基座S 〇2中的第二退火氣體114或退火件（第二熱交換WT2包括能量傳遞E)。在第 四運行狀態(tài)IV下，帶有退火件的第一基座Sol有效地進一步被冷卻，相反地，帶有退火件的 第二基座S 〇2有效地進一步被加熱。
[0101] 因此，圖12示出根據(jù)圖1或根據(jù)圖7的兩個基座運行中的溫度變化過程。通過 這樣的一級熱交換（即，在借助于加熱單元有效地進一步加熱之前，通過輸送各其他基座 的退火氣體熱量方式，一級預(yù)加熱帶有退火件的基座），能量消耗可降低至約60%。這樣 的實施例是簡單的，且由于再次使用帶有退火件的各待冷卻的基座的余熱而使能量降低了 40%。
[0102] 圖13示出兩級熱交換系統(tǒng)的第一曲線圖1300、第二曲線圖1320、第三曲線圖1340 和第四曲線圖1360,其中，與圖1和圖7中所示的兩個基座不同的是，其提供三個罩式爐中 的基座。這樣的兩級熱交換中，在借助于加熱單元有效地進一步加熱之前，通過輸送帶有退 火件的各其他兩個基座的退火氣體熱量的方式，（相繼地，即兩級地）實現(xiàn)兩級預(yù)加熱帶有 退火件的基座。
[0103] 在該熱交換系統(tǒng)中，六個不同的運行狀態(tài)的區(qū)別可在于：
[0104] 在第一運行狀態(tài)I下，第三基座S〇3被預(yù)冷卻，且借助于運送氣體將熱能從第三退 火氣體傳遞至第一退火氣體，從而預(yù)加熱基座Sol。同時，在該運行狀態(tài)下與第一和第三基 座分開的基座S 〇2,借助于加熱裝置被加熱至最終溫度。
[0105] 在后續(xù)的第二運行狀態(tài)II下，基座S〇3有效地借助于冷卻器被冷卻，而待預(yù)冷卻 的基座S 〇2將熱能從其第二退火氣體傳遞至第一基座Sol的第一退火氣體。由此，第一基 座Sol進一步被預(yù)加熱。
[0106] 在第三運行狀態(tài)III下，第三基座S〇3通過下述方式進一步被加熱，S卩，熱能借助 于運送氣體從第二基座S 〇2被傳遞至第三基座S〇3。由此，第三基座S〇3被預(yù)加熱。因為第 二基座S 〇2將其第二退火氣體的熱能傳遞至第三基座S〇3的第三退火氣體，其能量在第三 運行狀態(tài)ΠΙ下降低。第一基座Sol與其余的基座S 〇2和S〇3隔絕，且借助于加熱裝置被 加熱至最終溫度。
[0107] 在后續(xù)的第四運行狀態(tài)IV下，第一基座Sol通過下述方式被預(yù)冷卻，S卩，熱能從退 火氣體被輸送至基座S 〇3的第三退火氣體。由此，第三基座S〇3進一步被預(yù)加熱。第二基 座S〇2在第四運行狀態(tài)下與其他兩個基座Sol、S 〇3分離，且利用冷卻器有效地進一步冷卻， 從而在第四運行模式IV結(jié)束時達到其最終溫度。
[0108] 在后續(xù)的第五運行狀態(tài)V下，第三基座S〇3有效地且與其他基座Sol、S 〇2分離地 與加熱單元連接，從而被置于最終溫度。進一步待冷卻的基座Sol將熱能從其退火氣體傳 遞至第二基座S 〇2的第二退火氣體。第二基座由此經(jīng)受第一預(yù)加熱階段。
[0109] 在后續(xù)的第六運行狀態(tài)VI，熱能從應(yīng)經(jīng)預(yù)冷卻的第三基座S〇3傳遞至第二基座 S〇2。由此，第二基座S〇2經(jīng)受第二預(yù)加熱，且第三基座S〇3經(jīng)預(yù)冷卻。第一基座Sol在該運 行狀態(tài)下與基座S 〇2、S〇3隔絕，且通過冷卻器被冷卻至最終溫度。在運行狀態(tài)VI結(jié)束后， 再次以第一運行狀態(tài)I開始環(huán)流。
[0110] 因此，圖13涉及三個基座運行中的兩級熱交換。能量消耗可被降低至40%。相應(yīng) 的根據(jù)本發(fā)明的爐的結(jié)構(gòu)還是簡單的，且盡管如此仍能夠達到約60%的能量收益。
[0111] 圖14示出根據(jù)另一示范實施例的包括一般η個基座的爐1600的示意圖。在此， 示意性地示出第一基座Sol 1602、第二基座So2 1604以及第η基座SoN 1606。根據(jù)圖16 的結(jié)構(gòu)，可使用任意數(shù)量的基座。在圖14中，同樣示出多個單向閥144。此外，示出冷卻單 元14和外部加熱單元700 (在該情況下為燃氣加熱單元，其中可選地，該加熱單元可以是電 阻加熱）。若直接使用管束熱交換器，即，在內(nèi)部作為電阻加熱，則每個基座提供一個供電單 元（1241、1242、…、124η)。對于兩級熱交換，分別提供針對WT1以及WT2的通風(fēng)機單元。
[0112] 圖15示出鐘形的保護罩1700,如其在圖1中以標(biāo)記120、122示出的。保護罩1700 包括由耐熱的材料制成的連續(xù)內(nèi)殼1702以及外部包括熱絕緣體1704,從而保護各基座，不 會通過保護罩1700損失熱量。所示的設(shè)置可有利地用于罩式爐。相反地，可對于箱式爐有 利的是，由熱絕緣材料制成的內(nèi)壁與鋼外壁組合，即，直觀地交換標(biāo)記1702和1704。
[0113] 圖16示出圖6中所示類型的罩式爐的俯視圖，其中，管束熱交換器108借助于退 火氣體通風(fēng)機130定向地（且優(yōu)選基本完全）由經(jīng)加熱的退火氣體流過。由此，對于罩式 爐的所有運行狀態(tài)，即，用于加熱基座、冷卻基座以及基座之間的熱交換，可確保退火氣體 通風(fēng)機130與管束熱交換器108之間的良好的熱耦合。
[0114] 更精確地說，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動退火氣體通風(fēng)機130的轉(zhuǎn)輪602,參見參考標(biāo)記1642。由此， 退火氣體通風(fēng)機130使得退火氣體循環(huán)。退火氣體因此向外運動，S卩，氣體在導(dǎo)向器的靜止 葉片1640作用下被定向。由此，退火氣體有目的地與管束熱交換器108進行熱交換作用， 且進一步用于填料（退火件）。管束熱交換器108因此位于全部流體中。
[0115] 在圖17中示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范實施例的爐1800。爐1800類似于圖1所 示地被構(gòu)建，然而在其第一基座上除了第一保護罩120以外包括將其封閉的可拆卸的第一 加熱罩1802。相應(yīng)地，第二基座的第二保護罩122被第二加熱罩1804覆蓋。第一熱燃燒 器1806被設(shè)置在第一加熱罩120與第一保護罩1802之間的間隙1810中，用于加熱保護罩 內(nèi)的保護氣體。相應(yīng)地，在第二爐室106中，設(shè)置第二熱燃燒器1808,用于加熱第二加熱罩 122與第二保護罩1804之間的間隙1812。代替熱燃燒器1806、1808,可設(shè)置電阻加熱元件。 在圖17中刪除根據(jù)圖1的供電單元124。保留可接通的氣體-水-熱交換器142。
[0116] 由此，根據(jù)圖17的實施例，對第一退火氣體112或第二退火氣體114的主加熱通 過在間隙1810中的被加熱的氣體與第一退火氣體112之間的、或在間隙1812中的被加熱 的氣體與第二退火氣體114之間的熱交換作用（或電阻加熱）完成。在該實施例中個，運 送流體路徑118被用于第一退火氣體112與第二退火氣體114之間的熱平衡，從而預(yù)冷卻 或預(yù)加熱，且由此節(jié)約能量。此外，最終冷卻可通過冷卻單元142實現(xiàn)，其屬于運送氣體路 徑 118。
[0117] 此外可看到，在根據(jù)圖17的實施例中，也可放置冷卻罩。
[0118] 上述基礎(chǔ)上補充注意，"包括"不排除其他元件或步驟，并且"一"和"一個"不排除 多個。此外應(yīng)注意，參考任意實施例描述的特征或步驟也可與其他上述實施例的其他特征 或步驟組合使用。權(quán)利要求中的參考標(biāo)記不應(yīng)被看成是限制性的。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于熱處理退火件（102)的爐（100)，其中，所述爐（100)包括： -可封閉的第一爐室（104)，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件（102)，所述熱處理 借助于退火件（102)與在第一爐室（104)中的可加熱或可冷卻的第一退火氣體（112)的熱 交換作用； -布置在第一爐室（104)中的第一熱交換器（108)，其被構(gòu)建成用于第一退火氣體 (112)與運送流體（116)之間的熱交換，其中，第一熱交換器（108)被布置在第一爐室 (104)的殼體部分（120)內(nèi)，特別是在通風(fēng)機處于全部流體中，該殼體部分（120)封閉第一 爐室（104)內(nèi)的第一退火氣體（112)，且該殼體部分（120)與第一退火氣體（112)直接接 觸； -可封閉的第二爐室（106)，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件（102)，所述熱處理 借助于退火件（102)與第二爐室（106)中的可加熱或可冷卻的第二退火氣體（114)的熱交 換作用； -布置在第二爐室（106)中的第二熱交換器（110)，其被構(gòu)建成用于第二退火氣體 (114)與運送流體（116)之間的熱交換，其中，第二熱交換器（110)被布置在第二爐室 (106)的殼體部分（122)內(nèi)，特別是在通風(fēng)機-處于全部流體中，該殼體部分（122)封閉第 二爐室（106)內(nèi)的第二退火氣體（114); -封閉的運送流體路徑（118)，其與第一熱交換器（108)以及與第二熱交換器（110)以 下述方式有效連接，即，熱能可借助于運送流體（116)不接觸地在第一退火氣體（112)與第 二退火氣體（114)之間傳遞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐（100)，其中將所述爐（100)設(shè)計為成套運行的爐，特別是 將其設(shè)計為罩式爐（1〇〇)或箱式爐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的爐（100)，其中，第一爐室（104)可通過作為第一爐室 (104)的殼體部分（120)的可拆卸的第一保護罩（120)而被封閉，且第二爐室（106)可通 過作為第二爐室（106)的殼體部分（122)的第二保護罩（122)而被封閉，且其中特別地，第 一保護罩（120)是第一爐室（104)的最外面的罩，特別是唯一的罩，且特別地，第二保護罩 (120)是第二爐室（106)的最外邊的罩，特別是唯一的罩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的爐（100)，其中，第二爐室（106)的殼體部分 (122)直接接觸第二退火氣體（114)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的爐（100)，其中，第一保護罩（120、1700)和第二保護罩 (122U700)分別包括特別由金屬制成的耐熱的內(nèi)殼（1702)以及由熱絕緣材料制成的絕緣 套（1704)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的爐（100)，其中，外部加熱單元（700)被設(shè)置成 用于直接加熱至第一熱交換器（108)的或至第二熱交換器（110)的運送流體（116)，S卩，能 夠借助于至第一爐室（104)的第一退火氣體（112)的加熱熱量的熱傳遞而加熱，和/或借 助于至第二爐室（106)的第二退火氣體（114)的加熱熱量的熱傳遞而加熱，其中，外部加熱 單元（700)特別可利用燃氣、油或燃料顆粒運行，或包括電阻加熱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的爐（100)，其中，加熱單元的供電單元（124)特別給作為電阻 加熱的第一熱交換器（108)或第二熱交換器（110)內(nèi)部地且直接地提供電能。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的爐（1800)，其中，第一爐室（104)可通過可拆卸的和加熱 的、特別是可氣體或電加熱的第一加熱罩（1802)封閉，所述第一加熱罩包圍第一保護罩 (120)，且其中，第二爐室（106)可通過可拆卸的和加熱的、特別是可氣體或電加熱的第二 加熱罩（1804)封閉，所述第二加熱罩包圍第二保護罩（122)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的爐（100)，其中，第一熱交換器（108)和/或第 二熱交換器（110)被構(gòu)建成由彎曲成束的管制成的管束熱交換器，其中，運送流體（116)可 流動通過運送流體路徑（118)的管內(nèi)部，且管外部與各退火氣體（112U14)直接連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的爐（100)，其中，第一爐室（104)包括第一退 火氣體驅(qū)動器（130)，且第二爐室（106)包括第二退火氣體驅(qū)動器（132)，其中，各退火氣體 驅(qū)動器（130、132)被設(shè)置成將退火氣體（112,114)指向各熱交換器（108,110)以及指向各 退火件（102)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的爐（100)，其中，運送流體（116)是運送氣體， 特別是氫氣或氦氣或其他具有良好導(dǎo)熱性能的氣體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的爐（100)，其中，在運送流體路徑（118)中的 運送流體（116)在2巴-20巴或更高的壓力下，特別是在5巴-10巴的壓力下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的爐（100)，其中，運送流體路徑（118)中的運 送流體（116)的溫度為400°C -1KKTC，特別是為600°C -900°C。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的爐（100)，還包括： -可封閉的第三爐室，其被構(gòu)建成用于接收和熱處理退火件（102)，所述熱處理借助于 退火件（102)與第三爐室中的可加熱的第三退火氣體的熱交換作用； -布置在第三爐室中的第三熱交換器，其被構(gòu)建成用于第三退火氣體與運送流體 (116)之間的熱交換，其中，第三熱交換器被布置在第三爐室的殼體部分內(nèi)，特別在通風(fēng) 機-處于全部流體中，該殼體部分封閉第三爐室內(nèi)的第三退火氣體； -其中，封閉的運送流體路徑（118)也以下述方式與第三熱交換器有效連接，S卩，能夠 借助于運送流體在一方為第三退火氣體和另一方為第一退火氣體（112)和/或第二退火氣 體（114)之間傳遞熱能。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的爐（700)，包括控制單元（702)，其被設(shè)置成 以下述方式控制運送流體路徑（118)，S卩，借助于運送流體（116)與第一退火氣體（112)和 第二退火氣體（114)之間的熱交換，使第一爐室（104)和第二爐室（106)分別選擇性地在 預(yù)加熱模式、加熱模式、或冷卻模式下運行。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的爐（100)，其中，運送流體路徑（118)包括運 送流體驅(qū)動器（140)，其用于驅(qū)動運送流體（116)通過運送流體路徑（118)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的爐（100)，其中，運送流體路徑（118)包括可 接通的冷卻器（142)，用于冷卻運送流體路徑（118)中的運送流體（116)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16和17所述的爐（100)，其中，運送流體路徑（118)包括多個閥 (144U46)，所述閥可通過下述方式配置，S卩，爐（100)可選擇性地以下述的運行模式之一 運行： -在第一運行模式下，其中，運送流體驅(qū)動器將運送流體（116)與第二退火氣體（114) 熱耦合，使得運送流體（116)從第二退火氣體（114)帶走熱量且輸送至第一退火氣體 (112)，從而加熱第一爐室（104)和冷卻第二爐室（106); -在后續(xù)的第二運行模式下，其中，加熱單元（124、700)，特別在內(nèi)部或外部進一步加 熱第一爐室（104)，且其中，在與其分開的路徑中，運送流體驅(qū)動器（140)將運送流體（116) 輸送到接通的用于冷卻的冷卻器（142)，且經(jīng)冷卻的運送流體（116)與第二退火氣體（114) 熱耦合，從而進一步冷卻第二爐室（106); -在后續(xù)的第三運行模式下，其中，運送流體驅(qū)動器（140)將運送流體（116)與第一退 火氣體（112)熱耦合，使得運送流體（116)從第一退火氣體（112)帶走熱量，且輸送至第二 退火氣體（114),從而加熱第二爐室（106)和冷卻第一爐室（104); -在后續(xù)的第四運行模式下，其中，加熱單元（124、700)加熱第二爐室（106)，且其中在 與其分開的路徑中，運送流體驅(qū)動器（140)將運送流體（116)輸送至接通的用于冷卻的冷 卻器（142)，且經(jīng)冷卻的運送流體（116)與第一退火氣體（112)熱耦合，從而冷卻第一爐室 (104)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的爐（100)，其包括用于穩(wěn)定運送流體路徑 (118)的壓力的措施，特別包括壓力罐（148)，所述壓力罐壓力密封地包圍運送流體路徑 (118)的至少一部分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的爐（100)，其中，第一熱交換器（108)相對于 用于驅(qū)動第一退火氣體的第一退火氣體通風(fēng)機（130)和/或第二熱交換器（110)相對于用 于驅(qū)動第二退火氣體的第二退火氣體通風(fēng)機（132)以下述方式布置，S卩，在爐（100)的每個 運行模式下，由第一退火氣體通風(fēng)機（130)驅(qū)動的第一退火氣體流過第一熱交換器（108)， 和/或在爐（100)的每個運行模式下，由第二退火氣體通風(fēng)機（132)驅(qū)動的第二退火氣體 流過第二熱交換器（110)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的爐（100)，其這樣地被設(shè)置，S卩，第一退火氣 體（112)和第二退火氣體（114)相對于運送流體（116)保持無接觸。
22. -種用于熱處理爐（100)中的退火件（102)的方法，其中，該方法包括： -在可封閉的第一爐室（104)中接收和熱處理退火件（102)，所述熱處理借助于退火件 (102)與在第一爐室（104)中的可加熱或可冷卻的第一退火氣體（112)的熱交換作用； -借助于布置在第一爐室（104)中的第一熱交換器（108)促使第一退火氣體（112)與 運送流體（116)之間的熱交換，其中，第一熱交換器（108)被布置在第一爐室（104)的殼體 部分（120)內(nèi)，特別在通風(fēng)機-處于全部流體中，該殼體部分（120)封閉第一爐室（104)內(nèi) 的第一退火氣體（112)，且該殼體部分（120)直接接觸第一退火氣體（112); -在可封閉的第二爐室（106)中接收和熱處理退火件（102)，所述熱處理借助于退火件 (102)與在第二爐室（106)中的可加熱或可冷卻的第二退火氣體（114)的熱交換作用； -借助于布置在第二爐室（106)中的第二熱交換器（110)促使第二退火氣體（114)與 運送流體（116)之間的熱交換，其中，第二熱交換器（110)被布置在第二爐室（106)的殼體 部分（122)內(nèi)，特別在通風(fēng)機-處于全部流體中，該殼體部分（122)封閉第二爐室（106)內(nèi) 的第二退火氣體（114); -控制封閉的運送流體路徑，其與第一熱交換器（108)以及與第二熱交換器（110)以 下述方式有效連接，即，熱能借助于運送流體（116)在第一退火氣體（112)與第二退火氣體 (114)之間傳遞。
【文檔編號】F27D17/00GK104114968SQ201280069541
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】羅伯特·艾伯納, 黑里貝特·洛克納 申請人:艾伯納工業(yè)筑爐股份有限公司