專利名稱：處理帶材用的立式退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可對被引導通過爐子的金屬帶進行光亮退火的立式退火爐，它包括立式安裝的帶有帶材進入端和帶材出口端的馬弗管，以及從外側(cè)對馬弗管加熱的加熱裝置，馬弗管可在長度方向自由膨脹。
此類立式退火爐的一個例子可以參閱1973年11月22日出版的第93卷第24期(《Stahl und Eisen》第1152-1157頁。在這個例子中，馬弗管帶有頂部法蘭，借助頂部法蘭將馬弗管懸吊固定在框架上。馬弗管可以在長度方向向下相對于退火爐的其他部分自由膨脹。為了達到特定的退火爐較大結(jié)構(gòu)高度(例如20米)，馬弗管的這種膨脹的可能性非常重要。這是由于在所謂不銹鋼帶的光亮退火時，馬弗管的溫度大約在1150℃。在這樣的高溫下馬弗管在長度方向的膨脹量很大。如果沒有允許這種膨脹的措施，就會導致馬弗管在橫向方向和長度方向的彎曲變形。被加熱的帶材由底部至頂部穿過馬弗管。因而在馬弗管中帶材溫度最高的部位是位于馬弗管的頂部。為了引導帶材通過馬弗管并以一定張力拉緊帶材，要對帶材施加特定的帶材張力，這個張力用輥子傳給帶材。馬弗管的下游是冷卻部分，由于帶材在馬弗管的端部達到很高的最終溫度，冷卻部分應該直接置于馬弗管的帶材出口端。因而冷卻部分全部或大部分直接裝在立式安裝的馬弗管之上。
這些已知的立式退火爐的缺點是其結(jié)構(gòu)高度是有限的。有兩個原因，首先馬弗管的全部重量懸吊在頂部法蘭上，這就意味著在頂部法蘭區(qū)域的馬弗管材料的最大許用應力就決定了懸吊在頂部法蘭上的馬弗管的最大許用重量。還應注意到，這些已知的退火爐中，帶材從底部向頂部通過馬弗管，由于被加熱的帶材在頂部達到最終溫度，故馬弗管的上部受到高溫的作用。馬弗管的上部的高溫降低了最大許用拉伸應力。因此為了達到22-24米的結(jié)構(gòu)高度，馬弗管的壁厚必須在向頂部的方向逐漸加厚，以保證不超過馬弗管材料的許用拉伸應力。其次，帶材溫度最高的部位同樣也是在馬弗管的頂部。由于下方帶材的固有重量以及施加在帶材上的帶材張力的作用，這一帶材最關(guān)鍵部位要受到較重的負荷。這也限制了這類立式退火爐可以達到的最大高度。這是因為如果爐子太高，帶材會在最弱的部位出現(xiàn)屈服，也就是在馬弗管的頂部處。所有這些因素限制了生產(chǎn)能力的增加，由于制造更高高度的馬弗管退火爐有技術(shù)方面的限制。
本發(fā)明的目的是提出一種可以實現(xiàn)更高結(jié)構(gòu)高度和/或生產(chǎn)能力的馬弗管退火爐。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的是這樣實現(xiàn)的，馬弗管的安裝方式為帶材進入端處于頂部而帶材出口端在底部，馬弗管在底部做固定支撐對在長度方向上向下的移動形成限制，馬弗管可在長度方向上向上膨脹。在這種立式退火爐中帶材自上而下穿過馬弗管。因而帶材溫度最高的部位是位于馬弗管的底部，這里帶材最關(guān)鍵部位受到由自身重量造成的負荷最小。這樣就可能制造高度更高的退火爐，從而達到更高的生產(chǎn)能力。如果在這種結(jié)構(gòu)形式中，仍然選擇已知的將馬弗管固定懸吊在頂部法蘭上的安裝方式，即具有向下膨脹的可能性，這就需要在馬弗管的帶材出口端和位于其下的冷卻部分之間安裝氣密性極好耐高溫的膨脹部分，或者使整個冷卻部分隨馬弗管一起移動。從結(jié)構(gòu)角度考慮，這兩種方案都不大可行，即便可行也將使非常昂貴。根據(jù)本發(fā)明，馬弗管在長度方向向上膨脹。這是很有利的，因為這樣就可以將冷卻部分直接置于馬弗管的下方，無須設(shè)置特殊裝置吸收馬弗管在這個過渡區(qū)域的膨脹，必要的膨脹部分可以設(shè)在馬弗管的頂部，在溫度相對較低的位置。
特別是，馬弗管的上部同對馬弗管施加向上方向支撐力的支撐裝置連接。這樣就可能將馬弗管最重要部分，即要求溫度最高的帶材出口端部分的應力大大降低，甚至實際上保持無應力狀態(tài)。
本發(fā)明的其他優(yōu)選實施例在權(quán)利要求中做了詳細規(guī)定。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細的說明，附圖包括

圖1為帶有相應于本發(fā)明的立式退火爐的帶材處理裝置的示意圖；圖2為圖1中帶材處理裝置的局部優(yōu)選實施例的剖視圖；圖3為帶有配重的馬弗管支撐裝置的實施例的簡圖。
在圖1所示的帶有立式退火爐的帶材處理裝置的實施例中，可以將其大體分為四個部分，即帶材輸送部分1、加熱部分2、冷卻部分3、和帶材收集部分4。金屬帶材尤其是不銹鋼帶10是由帶材輸送部分輸入，需要時可以對帶材進行多種附加處理，例如焊接或脫脂。然后帶材10進入加熱部分2，帶材在這里的立式退火爐中進行退火，最好是無氧化退火。否則在退火過程中帶材的氧化會造成變色和質(zhì)量下降，可以在充滿保護氣體的腔室內(nèi)進行帶材的退火來防止帶材的氧化。加熱部分2包括常規(guī)的所謂立式馬弗管退火爐。這個馬弗管爐帶有罩在殼體17中的長圓柱形的馬弗管16，殼體17中安裝有從外側(cè)對馬弗管16進行加熱的加熱裝置。馬弗管16再加熱穿過其中的帶材10。這種間接加熱是馬弗管爐的一個特點。有利的是，可以至少在馬弗管中充滿保護氣體。帶材10在馬弗管爐中退火之后必須迅速冷卻到一個預先確定的低溫度。最后帶材10進入帶材收集部分4，在這里可對帶材進行后處理，例如檢查和卷取。
根據(jù)本發(fā)明，馬弗管爐的安裝方式為待退火的帶材10從馬弗管16的頂部進入，從馬弗管的底部出去。因此帶材溫度最高因而也是最重要的部位處在馬弗管16的底部。這樣具有的重要優(yōu)越性是帶材溫度最高部位受到由自身重量造成的負荷相對很小，因此帶材10最重要部位處的固有強度就不會很快被超出。因而就可以設(shè)計高度更高的馬弗管爐，帶材的運行速度也可以提高，進而可能達到更高的生產(chǎn)率。
由于馬弗管要達到很高的溫度，它在長度方向有明顯的膨脹。適宜于吸收膨脹的柔性裝置18在馬弗管的頂部將這一膨脹吸收。在圖2所示的馬弗管爐的實施例中，馬弗管20可自由移動地懸吊在殼體21中，膨脹的方向是向上的。為此馬弗管20在其頂部同柔性波紋結(jié)構(gòu)23連接。波紋結(jié)構(gòu)23可以是用Teflon涂覆的氣密織物制的纖維膨脹接頭構(gòu)成。這個波紋結(jié)構(gòu)23具有很好的柔性，當馬弗管20向上膨脹時，無需很大的力即可將它壓縮。如前所述，最好在保護氣體中進行退火，例如保護氣體可以主要是氫氣。從成本考慮應盡量少使用這種保護氣體。而且如果大量保護氣體突然泄露將是非常危險的。為此，作為附加的保護措施將本身已是氣密的波紋結(jié)構(gòu)23裝在帶有液體密封的鋼制盒子24中。
馬弗管20在其頂部同支撐裝置25連接，支撐裝置25向馬弗管20施加一個方向向上的支撐力F。因此馬弗管20可以處于這樣的一種平衡狀態(tài)--與馬弗管20下方的冷卻部分相氣密連接的馬弗管20的底部大體上受到“浮動的”支撐。方向向上的支撐力F可以利用連接到馬弗管20頂部的配重來實現(xiàn)?？梢栽鰷p所述配重的重量來調(diào)整馬弗管20的負荷。配重的優(yōu)越性在于它們工作起來幾乎沒有故障而無須維修。在另一實施例中，馬弗管20由頂部懸吊在可在垂直方向移動的框架上。然后在馬弗管20的底部連接一個傳感器30，這樣就可以測量馬弗管20向下的作用力?？梢栽O(shè)置控制裝置，將支撐裝置25所施加的支撐力F作為傳感器30測到的P值的函數(shù)來進行控制。例如，如果P值超出了特定的最小或最大值，框架可以在垂直方向移動直到P值回到設(shè)定的范圍內(nèi)。在使用配重的實施例中，也可以考慮以P值的函數(shù)的方式來控制配重(增減配重的重量)，具體操作可以人工或自動進行。這樣利用垂直可調(diào)框架和利用配重都可以保持馬弗管20的最佳負荷狀態(tài)?；旌戏绞降闹谓Y(jié)構(gòu)也是很方便和可能的。利用配重時可以考慮在固定加載物上加裝可調(diào)加載物。由于馬弗管頂部裝有膨脹部分和馬弗管頂部的平衡可調(diào)的支撐，有可能使馬弗管的底部實際上沒有應力。為此支撐裝置補償了馬弗管的重量和作用在馬弗管上的其他負荷(例如膨脹導致的摩擦力)。測量裝置設(shè)置在馬弗管的底部，這里也是馬弗管最重要的部分。由于馬弗管底部的負荷很小且容易測量，如有必要甚至可以使該部位的溫度比已有技術(shù)更高。這也會進一步提高生產(chǎn)能力。
圖3為配重形式的支撐裝置的實施例。法蘭51焊接在馬弗管50的頂部。法蘭51通過鋼絲繩53和滑輪54與配重55連接。這樣配重55對馬弗管50有方向向上的作用力。如果馬弗管50向上膨脹，配重55可以分別在它們的導向裝置56中向下運動。同時裝在水封中的波紋部分58受到壓縮。殼體60、滑輪54和波紋部分58的頂部同固定在地面的框架65做固定連接。
由于帶材22是自上而下通過馬弗管20，且只是在馬弗管的底部達到最高溫度，這樣就有可能確定加熱裝置對馬弗管20上部的加熱溫度低于對馬弗管20下部的加熱溫度。這是因為實際上馬弗管20的上部必須支撐整個馬弗管的重量。將這一部分的加熱溫度定的低一些，馬弗管20的上部可以承受更長的馬弗管的自身重量，因此有可能將馬弗管爐設(shè)計的更高從而明顯通過生產(chǎn)能力。馬弗管20的壁厚通常在朝向頂部的方向上逐漸增加。通過降低馬弗管20上部的溫度，上部的壁厚不必增加，或只在很小的程度上增加，就可支撐更重自身重量。
為了節(jié)省能源和/或進一步提高生產(chǎn)率，還可以對帶材22進行預熱。例如可將馬弗管爐的余熱用于此目的。圖2中在帶材22的上升段設(shè)有預熱部分35。在預熱部分35和波紋結(jié)構(gòu)23之間設(shè)有安裝了用于引導帶材22的兩個頂部輥子的上部箱體37。
為了能夠?qū)︸R弗管20進行修理、維護和更換，重要的一點是能夠?qū)ⅠR弗管從殼體21中迅速，方便的拆出。因此，殼體21在頂面或側(cè)面帶有可拆的蓋板。根據(jù)本發(fā)明，由于冷卻部分36位于馬弗管20的下方，它可以留在其位置上不動。在已有技術(shù)中，冷卻部分位于馬弗管的頂部，在將馬弗管向上從殼體中拆下取出時，須首先拆除冷卻部分。圖2所示的立式退火爐的馬弗管20可以按下述方式更換。將裝有兩個頂部輥子的上部箱體置于可移動框架上，即可將其側(cè)向移動。然后可以利用起重裝置將波紋結(jié)構(gòu)23連同鋼制盒子24一起吊起，這樣就可以拆卸殼體21的頂蓋。同樣利用起重裝置可以拆下頂蓋并將馬弗管20從殼體21中拆除。
(昂貴的)氫氣含量很高的保護氣體的使用以及供應只局限于實際的退火過程當中，也就是說局限于馬弗管和冷卻部分的容器內(nèi)。為了減少保護氣體的損失和改善過程條件，在馬弗管的帶材進入端和冷卻部分的帶材出口端設(shè)置了專門的密封。必要時可在加熱部分的上升段使用氫氣含量較低的價格亦較低的保護氣體。這種保護氣體可以以氮氣為主，起到吹除帶材可能帶進來的污染物。由于顯著地增加了生產(chǎn)能力及相應的帶材速度，為獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量，在對帶材進行加熱之前除去帶材表面的附著空氣層變得十分重要。對于這里提出的馬弗管爐，有很長的預吹時間可供利用。有了這個條件，可以實現(xiàn)在加熱部分的不同位置使用不同種類的保護氣體。
因此根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種以低成本實現(xiàn)高生產(chǎn)率的立式退火爐，因為可以將馬弗管爐做得比已有技術(shù)的更高，而且還采用了能夠吸收馬弗管長度方向膨脹的合理結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種可對被引導通過爐子的金屬帶進行光亮退火的立式退火爐，包括立式安裝的帶有帶材進入端和帶材出口端的馬弗管，以及從外側(cè)對馬弗管加熱的加熱裝置，馬弗管可在長度方向自由膨脹，其特征在于馬弗管(20)的安裝方式為帶材進入端在頂部、帶材出口端在底部，馬弗管在底部做固定支撐對在長度方向上向下的移動形成限制，馬弗管(20)可以在長度方向上向上膨脹。
2.如權(quán)利要求1所述的立式退火爐，其特征在于，馬弗管(20)的上部同可垂直移動并對馬弗管施加方向向上的支撐力(F)的支撐裝置(25)相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的立式退火爐，其特征在于，支撐裝置(25)所施加的支撐力(F)是可調(diào)的。
4.如權(quán)利要求2或3所述的立式退火爐，其特征在于，支撐力(F)大體可以平衡馬弗管(20)的重量。
5.如權(quán)利要求2-4其中之一所述的立式退火爐，其特征在于，支撐裝置包括配重。
6.如權(quán)利要求2-5其中之一所述的立式退火爐，其特征在于，支撐裝置(25)包括用于懸吊馬弗管(20)的、可在垂直方向移動的框架。
7.如權(quán)利要求2-6其中之一所述的立式退火爐，其特征在于，馬弗管(20)的底部同測量馬弗管(20)向下方向作用力的傳感器(30)相連接。
8.如權(quán)利要求7所述的立式退火爐，其特征在于，設(shè)有控制支撐力(F)的裝置，將支撐裝置(25)所施加的支撐力(F)作為傳感器(30)測到的(P)值的函數(shù)來進行控制。
9.如前面任一權(quán)利要求所述的立式退火爐，其特征在于，馬弗管(20)在帶材進入端同波紋結(jié)構(gòu)(23)連接，以形成與處于上游端的裝置之間的柔性連接。
10.如前面任一權(quán)利要求所述的立式退火爐，其特征在于，在工作中加熱裝置可使馬弗管(20)帶材進入端的溫度低于帶材出口端。
11.一種帶材處理裝置包括帶材輸送部分(1)，帶有如權(quán)利要求1-9其中之一所述的立式退火爐的加熱部分(2)，位于立式退火爐后端的冷卻部分(3)，以及帶材收集部分(4)。
全文摘要
一種可對被引導通過爐子的金屬帶(10)進行光亮退火的立式退火爐,包括立式安裝的帶有帶材進入端和帶材出口端的馬弗管(16),以及從外側(cè)對馬弗管加熱的加熱裝置,馬弗管(16)可在長度方向自由膨脹。馬弗管(20)的安裝方式為帶材進入端在頂部帶材出口端在底部,馬弗管的底部成為長度方向向下的界限,馬弗管(16)在長度方向可向上膨脹。立式退火爐尤其適合用在還包括帶材輸送部分(1),位于立式退火爐后端的冷卻部分(3)以及帶材收集部分(4)的帶材處理裝置中的加熱部分(2)中。
文檔編號F27D99/00GK1215435SQ97193734
公開日1999年4月28日 申請日期1997年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月12日
發(fā)明者萊奧·安東尼厄斯·勒伊特 申請人:熱技術(shù)公司