用于在环底平炉中对细长扁平的金属物料、尤其是轧制铝锭进行热处理的方法和设备

摘要

本发明涉及一种用于在炉子中对细长扁平的金属物料、尤其是轧制铝锭(2)进行热处理的方法和设备，其中，作为炉子使用环底平炉(1)，该环底平炉在隔热的外壳(3)和隔热的内壳(4)之间具有相对于壳体(3、4)密封的、受驱动而转动的环形炉床(7a)和至少一个可封闭的装卸料开口(15；15a、15b)。为了对引入到环底平炉(1)中的轧制铝锭(2)进行对流式加热，首先沿着布置在罩盖侧的、伸入到炉内部(12)中的加热器件(20a、20b；21)对由设置在罩盖侧的、分布在罩盖(6)的周边上的循环风机(19)从由外壳和内壳(3、4)围成的环底炉内部(1a)向上抽吸的空气进行导引，此后使空气流入到在外壳和内壳(3、4)的内壁处延伸的压力通道(22)中，从所述压力通道经由隙缝式喷嘴(23)利用在加热阶段期间逐渐变热以加热轧制铝锭(2)的空气吹扫过轧制铝锭(2)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在炉子中对细长扁平的金属物料、尤其是轧制铝锭进行热处理的方法，为了进行温度调节和监测以及控制炉子，该炉子与上一级的工艺管理系统相连接，其中，作为炉子使用环底平炉，其在隔热的外壳和隔热的内壳之间具有相对于壳体密封的、受驱动而转动的环形炉床，其中，利用隔热的罩盖封闭的环底平炉构造有至少一个可封闭的装卸料开口并且通过燃气或电加热。本发明还涉及一种用于执行该方法的设备，其包括环底平炉。

背景技术

环底平炉为一种特殊类型的转底炉，其中，两种炉型在产业中早已是现有技术并且以特殊形式作为环形炉用在钢铁工业中，在此特别在锻造产业中用于加热锻造块，以及在热处理中专门用于例如传动件的渗碳。从文献DE 8422370.7 U1中已经公知用于热处理这种工件的、呈环式结构类型的转底炉。

如由DE 10 2009 053 343 A1已知的那样，到目前为止，轧制铝锭的加热或均质化几乎总是在以对流式加热运行的推进式加热炉中进行，在其中物料在通行中运动通过炉子壳体并且在此加热直至500－560℃的轧制温度。

在此，推进式加热炉包括为了隔热而加衬的炉子壳体(其具有在物料的通行方向上来看的前端壁和后端壁)、使两个端壁彼此连接的两个纵向壁和运输装置，该运输装置用于将待处理的物料输送通过炉子壳体。运输装置构造为，其横向于通行方向容纳细长扁平的物料。为此，将待处理的物料放置在滑块上，滑块可在布置在炉腔中的轨道上移动，通常借助于液压推进装置。

为了供应和取出物料而存在于炉子端侧的门具有开口截面，其必须至少相当于待处理的细长扁平的金属物料的尺寸。对于轧制铝锭(其长度为厚度的几倍，并且典型地具有直至0.8m的厚度、直至2.6m的宽度和直至8.4m的长度)来说，这意味着，即使轧制铝锭以其窄的长的端侧竖放地移动通过炉子，用于装料和卸料的装卸料开口必须开启特别大的出入口。

由于吹扫空气在炉子中的强烈循环，其还直接发生在大面积的端侧的门之前，因此在门打开时必然有一部分高达650℃的热的吹扫空气从炉子中被压出。同时冷的外部空气流入到炉腔中，然后必须将该外部空气带到处理温度上。还附带发生这种情况：在炉腔中进行加料和卸料期间位于门之前的热的轧制铝锭向外辐射大量的热量，由此进一步恶化能量平衡。

为了对轧制铝锭进行加热或均质化，还已知借助于对流式加热运行的均热炉(参见DE 2758292 C)。这种均热炉具有通过隔热的外壁限制的矩形炉腔，其在上部通过可拿下和放上的或可水平移动的稳定的炉子罩盖封闭。

均热炉装载的批量通常在30t和300t之间，其中，轧制铝锭通过其一个窄的端侧竖放在相应的容纳部中的方式定位在炉床上，或平放于彼此之上地、通过隔离件分开地装在均热炉中。

在均热炉的对流式加热的情况下，以高的空气速度吹扫轧制铝锭。在此，在从供应轧制铝锭直至取出静止的轧制铝锭时会出现不均匀的加热或局部的过度加热，所谓的热点。

轧制铝锭借助于可在均热炉内移动的料块钳或行车来装料和卸料。如果要将已加热的轧制铝锭从均热炉取出，必须使至少在炉腔的部分长度和整个宽度上延伸的炉子罩盖抬起或升起，其中，大部分的热的吹扫空气从炉子离开，这不可避免地导致预设的炉温的下降。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于对轧制铝锭进行热处理的方法和设备，通过该方法和设备可在结构简化的情况下将在钢铁工业中已证明有效的环底平炉的优点与在铝工业中已证明有效的对流式加热的优点集于一体，以实现明显降低的能量消耗以及可变的运行方式。

根据本发明，该目的利用一种方法通过如下方式实现，即，为了对装入到环底平炉中的轧制铝锭进行对流式加热，首先沿着布置在罩盖侧的、伸入到炉内部的加热器件对由设置在罩盖侧的、分布在罩盖周边上的循环风机从由外壳和内壳围成的环底炉内部向上抽吸的空气进行导引，此后使之流入到在外壳和内壳的内壁处延伸的压力通道中，从压力通道经由隙缝式喷嘴利用在加热阶段期间逐渐变热以加热轧制铝锭的空气吹扫过轧制铝锭。

罩盖侧的多个循环风机以及加热器件(例如通过热空气或燃气燃烧器直接进行气体加热或通过电辐射加热管电加热)协同在壳体的内壁处从上向下延伸的压力通道使得能够在环底平炉中实现通过空气的强对流效应加热轧制铝锭，空气在闭合的回路中从炉子内部向上抽吸并且在此处在经由加热器件加热之后沿着内壁向下回引同时吹扫轧制铝锭。吹扫空气以大约40m/s至60m/s的速度从隙缝式喷嘴中离开，隙缝式喷嘴在压力通道中直至到加热器件下方为止分布地布置在炉子内部的整个高度上。因此，对于轧制铝锭的升温或加热，还可实现高效的热传递与快的加热速度以及高的处理量。在此，上面竖立有轧制铝锭的环形炉床的旋转保证了退火物料中的非常好的温度均匀性。

根据本发明的提议，将竖放姿态的轧制铝锭放到环形炉床上，使得轧制铝锭的窄的纵向侧被循环的空气直接吹扫并且轧制铝锭的宽的轧制面被空气环流。由此得到轧制铝锭在所有侧被环流，因此这还可有助于将轧制铝锭放到支撑在环形炉床上的连续的存放架上，其呈蜂窝形状、由耐热的铸钢制成。

根据本发明，环底平炉可优选地运行，以便将轧制铝锭加热到轧制温度，并且在温度相对提高的情况下同样使轧制铝锭均质化，其中，轧制铝锭在均质化时间期满后通过将冷空气吹入到环底炉内部中使表面冷却，并且在确定的冷却时间结束时，通过轧制铝锭的余热再次加热到轧制温度。为了使在炉子中停留例如20至25个小时时间的轧制铝锭均质化所需要的约600至650℃的轧制铝锭温度通过热电偶和比较端直接在存储程序控制器(SPS)中进行探测，在其中也进行温度调节。为了进行监测和调节，环底平炉构造有彼此独立的调节区域和按区域独立的调节回路。退火程序所需要的理论值和参数通过存在的上一级的工艺管理系统加载到相应的炉子控制装置中。

环底平炉能够以有利的方式实现成批装料或连续装料的运行。在此，可根据炉子直径以及可使用的被加热的炉腔的尺寸引入轧制铝锭，其中，在最大的装料的情况下，总重量例如为430t、530t或620t。

在此，根据本发明规定，在成批运行时，空的环底平炉、更确切地说其使用空间在开始退火时被填满，并且在达到所有的轧制铝锭的轧制温度之后被完全排空。对于可选的连续式运行，在引入需加热的冷的轧制铝锭之前，取出已加热的轧制铝锭，然后使环形炉床继续转动一个节拍。因此，就在取出已加热到轧制温度的锭之前为新装的冷的锭提供了空位，以避免不利的温度影响。出于相同的原因，在每次取出或装料之后闭合装卸料开口。

在从SPS调出需使用的退火方案之后，开始加热过程。空气温度被调整到过热温度(最高650℃)上并且自动地保持在该过热温度上。在以过热温度运行的时间期间，环形炉床有利地连续地缓慢转动，以避免在轧制铝锭的窄的纵向侧处的过热并且均衡温度，环形炉床的旋转也对此有重要贡献。

环底平炉能够在总是不变的装料和卸料位置中实现从上面(例如借助于行车)或从侧面(例如借助于操纵机器人)装入轧制铝锭。

与是从上面还是从侧面装料无关地，可通过以下方式执行不同的装料策略，即，轧制铝锭可沿周向分布地在单轨或双轨(即，在外部的圆形轨道和与之同心的内部的圆形轨道)上放到环底炉内部中，其中，轧制铝锭的宽的轧制面彼此间隔开，在双轨的情况下，此时窄的纵向侧也彼此间隔开，其中，可通过成排或错开的轧制铝锭实现双轨的装料。在此，假定各轧制铝锭的尺寸和重量相同，相比于成排停放的轧制铝锭的双轨装料(装料量此时约为440t)，轧制铝锭错开且相对于环底平炉没有固定位置的双轨装料能够实现最大的装料量，例如620t。

根据本发明的另一措施规定，周期性地检查由罩盖侧的每个循环风机预定的每个区域的轧制铝锭的实际温度，为此短暂地停下环形炉床的转动运动。测量值在SPS或上一级的工艺管理系统中进行处理并且加载到炉子控制装置中。

对于用于执行所述方法的设备，根据本发明规定，环底平炉一方面具有循环风机，另一方面具有既分配给外壳的内壁又分配给内壳的内壁的加热器件，其在环底平炉罩盖的与受驱动而旋转的环形炉床对准的环形面上分布，其中，循环风机和加热器件穿过罩盖直至达到上部分的环底炉内部中，并且环底平炉构造有具有隙缝式喷嘴的压力通道，压力通道在加热器件下方在外壳和内壳的内壁处延伸。因此，维修人员可很好地接近对于环底平炉的对流式加热所需的机组，其中，可借助于行车简单地拆卸和安装循环风机和加热器件。

提出，为构造有排气管路和冷却空气输送管路的环底平炉设置作为加热器件的燃气燃烧器，其彼此间隔开地布置，形成外壳燃烧器圈和内壳燃烧器圈，其中，燃气燃烧器的燃烧器管与外壳和内壳的内壁相邻接地伸延，潜入到上部分的环底炉内部中。因此，以竖放姿态通过其短的端侧放到环形炉床上的轧制铝锭在其两个窄的纵向侧被从隙缝式喷嘴加速离开的空气吹扫。通过循环风机从下向上抽吸的空气在其加热之后被在外壳和内壳的内壁处的两个燃烧器圈导引到此处的压力通道中。

本发明的一有利的设计方案规定，受驱动而转动的环形炉床支承在固定的滚子上并且具有齿圈以用于驱动，通过受频率控制的电动马达加载的小齿轮与该齿圈啮合。因此，需要仅仅一个根据滚销齿的作用原理工作的驱动单元，其保证转动运动的停止或受驱动的环形炉床的位置精确的节拍。环形炉床在滚子之上运行，所述滚子通过其滚动轴承的中央润滑提供长的寿命。

本发明的另一设计方案规定，在每个通过循环风机预定的通风区域中设置有至少一个压靠式热电偶，该压靠式热电偶以其测量探头穿过内壳或外壳潜入到环底炉内部中。压靠式热电偶可机电地操纵，并且一方面用于测量空气温度、另一方面用于测量轧制铝锭的温度。

根据本发明的一种设计方案，环底平炉的、用于从上面或从侧面加料和卸料的至少一个装卸料开口构造有可在罩盖中水平移动或在外壳的外周沿侧向移动的炉门。不管是存在一个装卸料开口还是两个这种开口(其中，此时一个开口用于加料，另一个开口用于卸料)，在装料卸料位置总是保持一致的情况下保证了灵活的装料，并且始终节能高效地在上部在罩盖处或沿侧向在外壳处仅打开环底平炉的一个很小的区段。

在此推荐的是，在有两个可分别通过炉门封闭的装卸料开口的情况下，为了使用于热的轧制铝锭的卸料开口和用于冷的轧制铝锭的装料开口热分离，在两个开口之间设置有分离堰。

附图说明

从权利要求书和下面对本发明在附图中简化示出的实施方案的说明中得到本发明的其他的特征和细节。其中：

图1在用于对轧制铝锭进行热处理的设备的纵剖视图中示出了环底平炉，其构造有用于对轧制铝锭进行对流式加热的器件；

图2以俯视图示出了图1的环底平炉；

图3以俯视图示出了如在前的图1中那样的环底平炉，与图1相比，具有用于轧制铝锭的装料的开口和用于轧制铝锭的卸料的开口，两个开口彼此分开；

图4作为示意性的俯视图示出了在罩盖侧具有装卸料开口的环底平炉，以单轨方式给环底平炉装载轧制铝锭；

图5示出了如在前的图4中那样的俯视图，与图4相比，以双轨方式装载对称地成排放置的轧制铝锭；并且

图6示出了如在前的图5中那样的俯视图，与图5相比，不是对称成排地、而是轨道与轨道错开地放置轧制铝锭。

具体实施方式

对于用于对细长扁平的金属物料进行热处理的产业设备，在附图中示出了环底平炉1，其用于轧制铝锭2的升温或加热和/或均质化。环底平炉1包括外壳3和内壳4，外壳和内壳在内部完全地设有隔热部3a、4a，例如陶瓷垫和矿物垫。封闭炉室或环底炉内部1a的炉子罩盖6同样内衬有隔热部6a。在外壳3和内壳4之间的空间下方起桥接作用的炉子底部7(其具有由例如轻质耐火混凝土构成的隔热部8)在其相应于使用空间的中间区域中具有受驱动而转动的环形炉床7a，环形炉床在此相对于炉子壳体更确切地说炉子底部7在两侧(即，分离部位)通过一个环绕的集水池9密封。受驱动而转动的环形炉床7a支承在固定不动的运行滚子10上并通过受频率控制的电动马达11驱动，该电动马达经由小齿轮12与环形炉床7a的齿圈13啮合。在炉子壳体的外周设置有管路14以用于引入冷却空气和排出废气。

在实施例中，环底平炉1的加料和卸料从上面借助于行车实现，为此，装卸料开口15可通过炉门16暂时短暂地打开和封闭，炉门16在罩盖6中可经由电动马达以齿条驱动的方式水平移动。轧制铝锭在可从图1中得悉的竖放姿态中以其窄的端侧放到环形炉床7a的蜂房状的存放架17上。如在图3中示出的那样，代替装卸料开口15可在炉子罩盖中彼此并置地设置两个开口15a、15b，其可分别通过一个可水平移动的炉门16交替地短暂地封闭或打开，其中，开口15a用于装载冷的轧制铝锭，而开口15b用于加热的轧制铝锭的卸料或取出。分离堰18引起“热的”卸料位置与“冷的”装料位置的热分离。

为了轧制铝锭2的升温或加热和/或均质化，环底平炉1构造成具有用于对流式加热的器件，为了调节和控制，为环底平炉分配有未示出的上一级的工艺管理系统或上一级的计算机。如可从图2和3得悉的那样，除了装卸料开口15或用于装料和用于取出的开口15a、15b的区域之外，在炉子罩盖6上与受驱动而转动的环形炉床7a对准地在周边上分布地布置有多个循环风机19，循环风机以其叶轮19a潜入环底炉内部1a中，循环风机终止于使竖放的轧制铝锭2上方有少量空气的位置。伸过炉子罩盖6地还布置有多个布置在燃烧器外圈和燃烧器内圈上的、呈燃气燃烧器形式的加热器件20a、20b，加热器件以其燃烧器管21在一侧靠近外壳3更确切地说外壳的隔热部3a和靠近内壳4更确切地说内壳的隔热部4a地伸延并且在环底炉内部1a中近似终止于循环风机19的叶轮19a的高度。在燃烧器管21下方具有少许间距地，在外壳3的隔热部3a和内壳4的隔热部4a处在环底炉内部1a的整个周向上分布地(再次仅仅除了装卸料开口15或开口15a、15b的区域之外，这还同样适用于加热器件)构造有朝炉子底部7延伸的压力通道22，该压力通道具有在高度上分布的多个隙缝式喷嘴32，所述隙缝式喷嘴的空气出口朝向安置或放置的轧制铝锭2的窄的纵向侧24。

为了在轧制铝锭2升温/加热或均质化时进行对流式加热，由循环风机19从下向上地从环底炉内部1a抽吸的空气受导板25的支持，转向到燃烧器管21，进一步加热并且在闭合的回路中通过侧部的压力通道22朝下回引。在通过压力通道22时，经由隙缝式喷嘴23从两侧在轧制铝锭的窄的纵向侧24处吹扫轧制铝锭并且因此环流轧制铝锭的宽的轧制面26。在图1的实施例中，为了测量和监测吹扫空气的温度，在循环装置的始流部和回流部中使用固定地安装的热电偶，为了测量轧制铝锭2的温度，在每个由循环风机19通过其作用区域所预定的通风区域中设置机电地运行的压靠式热电偶28，该压靠式热电偶从外部穿过内壳4以其测量探头27潜入到环底炉内部1a中。由此可控制和调节加热过程。

在需使用的退火方案已经由SPS调出之后，开始加热过程。加热过程可如此进行，即，将空气温度调整到过热温度(最大650℃)上并且自动保持在该过热温度上。在以过热温度运行的时间期间，环形炉床7a持续地缓慢地转动，以避免在轧制铝锭2的窄的纵向侧24处过热。轧制铝锭的实际温度周期性地通过压靠式热电偶28在每个通风区域进行检查，为此短暂地停止环形炉床7a的转动运动。就在到达相应的材料理论温度前不久将循环空气的温度自动地复位到轧制锭理论温度上，以避免过热。在所有的轧制铝锭处于公差范围中之后，开始取决于材料的保持时间。声学地或光学地示出周期结束，接着可利用存在的行车将带到约520℃的轧制温度上的轧制铝锭2一个一个地取出并进行轧制。

可根据不同的策略为环底平炉1装载轧制铝锭2，对于轧制铝锭可以考虑不同的Al合金，其中，锭例如为1350mm宽、600mm厚并且4500mm长。如在图4中示出的那样，已经将轧制铝锭2放到环底炉内部1a中，沿周向分布在一个圆形轨道上且其宽的轧制面26彼此间隔开。根据图5，已经将轧制铝锭2(就此而言尤其与图1一致)在两个圆形轨道上放到环底炉内部1a中，其中，外部的圆形轨道的轧制铝锭2与内部的圆形轨道的轧制铝锭2的窄的纵向侧24有间距地处在一排中。图6与在前的图5那样示出了双轨的装料方案，然而与图5相比，轧制铝锭2并未沿径向处在一排中，而是同心内部的圆形轨道的轧制铝锭2与外部的圆形轨道的轧制铝锭2错开地放置到环底炉内部1a中。

因此，在装料和卸料位置总保持一致的情况下，具体而言，由在实施例中构造有至少一个可在炉子罩盖6中水平移动的炉门16的装卸料开口15所预定，进行灵活的装料。在此，双轨的装料能够实现最大可能的处理量与相应很高的装载重量。构造成利用对流式加热来加热和均质化轧制铝锭的环底平炉相对于在产业中对此还使用的推进式加热炉和均热炉具有许多优点，例如通过小的装卸料开口实现的最小化的热损失、由于燃烧用空气预热引起的高的热效率、排气中的低的NOx值、排气中的由于低的O₂值而降低的能量损失和总地更低的单位能耗。

附图标记列表

1 环底平炉

1a 环底炉内部

2 轧制铝锭

3 外壳

3a 隔热部

4 内壳

4a 隔热部

6 罩盖/炉子罩盖

6a 隔热部

7 炉子底部

7a 受驱动而转动的环形炉床

8 隔热部

9 集水池

10 滚子/运行滚子

11 受频率控制的电动马达

12 小齿轮

13 齿圈

14 管路(供给冷却空气和/或排出废气)

15 装卸料开口

15a 装料开口

15b 取出开口

16 炉门

17 存放架

18 分离堰

19 循环风机

9a 叶轮

20a/20b 加热器件(燃气燃烧器)

21 燃烧器管

22 压力通道

23 隙缝式喷嘴

24 窄的纵向侧

25 导板

26 宽的轧制面

27 测量探头

28 压靠式热电偶