[發明專利]一種金屬帶材直接火焰沖擊加熱裝置

有效

• 申請號: 201710094065.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106676252B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 花福安;李建平;張政;張超;牛文勇;王貴橋
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D9/567
• 分類號: C21D9/567
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明屬于金屬帶材加熱技術領域，特別是涉及一種能夠脈沖燃燒調節加熱功率以及適應不同帶材寬度的直接火焰沖擊加熱裝置。

背景技術

金屬帶材連續退火時通常需要將其加熱到再結晶溫度以上；在熱連軋過程中，經常需要對帶材的頭部、尾部或邊部進行補熱提溫，以保證材料組織性能的均勻性；對于鎂合金、鈦合金和硅鋼等難變形金屬帶材，在冷軋之前也需要將其加熱到一定的溫度，以獲得良好的塑性，減少邊裂和斷帶現象的發生。

目前，最常用的金屬帶材加熱設備是加熱爐，但加熱爐存在加熱效率低、加熱速率慢、能源消耗大、爐溫調節熱慣性大等缺點，同時還存在帶材邊部過熱的問題。

電磁感應加熱設備也可以加熱金屬帶材，但對于寬度遠遠大于厚度的薄帶材，由于趨膚效應的原因，電磁感應加熱需要較高的頻率和較大的功率，效率低，設備昂貴，并且帶材溫度到達居里溫度后加熱效率進一步降低。另外，電磁感應加熱帶材通常也存在邊部過熱問題。

直接火焰沖擊加熱方法利用高溫、高速火焰直接沖擊被加熱工件的表面，通過高溫火焰燃燒產物的熱化學反應換熱、強制對流換熱和輻射換熱等機制加熱工件。與傳統的加熱爐相比，直接火焰沖擊加熱具有熱流密度大，熱效率高，加熱速率快，節省能源等優點；與感應加熱相比，加熱薄帶材時效率更高，更節能。另外，直接火焰沖擊加熱對工件表面的油污、乳化液、固體顆粒等具有清潔作用，可以全部或部分替代退火處理前的表面清洗。

采用直接火焰沖擊加熱裝置加熱金屬帶材時，為滿足不同加熱工藝的要求，加熱裝置需要調整加熱功率。脈沖燃燒是一項先進的燃氣加熱功率調節技術，它通過控制燒嘴的燃燒和關閉時間來調節加熱功率，能保證燒嘴燃燒時處于最佳燃燒狀態。但是，傳統的脈沖燃燒控制技術需要給每個燒嘴安裝至少兩個控制閥來分別控制燃氣和氧化劑進氣管的開閉。由于帶材直接火焰沖擊加熱裝置通常包含數量眾多的燒嘴，如果采用每個燒嘴都安裝控制閥的方式進行脈沖燃燒控制，則需要大量的控制閥，控制系統也極其龐大、復雜，使用過程中故障率和維護成本較高。

直接火焰沖擊加熱裝置還要滿足不同寬度帶材的加熱要求。通常情況下，加熱燒嘴沿帶材橫向的布置范圍要覆蓋最大帶材寬度，當加熱寬度較小的帶材時，超出帶材寬度的燒嘴應當關閉，這一方面可以避免能源浪費，另一方面也可以避免帶材邊部出現過熱現象。以往有關直接火焰沖擊加熱帶材的方法和裝置的專利，如：專利號為ZL201380052418.0的中國專利和公開號為US20100319821A1的美國專利等，大都未涉及適應不同帶材寬度的問題。公開號為US20070160948A1的美國專利和專利號為EP2556317B1的歐洲專利采用關閉邊部燒嘴的方式來適應不同寬度帶材的加熱，這需要大量的控制閥，其缺點已如前文所述。

公開號為US20110187031A1的美國專利公開了一種活塞式火焰寬度調整裝置和方法，所述裝置由長管狀燃氣腔室和氧化劑腔室組成，兩個腔室呈平行布置，并且還與帶材表面平行。在腔室壁上沿軸向開有窄縫(或密排小孔)，燃氣和氧化劑分別從窄縫(或密排小孔)中噴出，在點火區混合點燃，沿帶材橫向形成連續火焰。其火焰寬度調整方法是在燃氣腔室和氧化劑腔室的兩端都安裝一個活塞，當活塞沿腔室的軸向運動時，可以封堵或打開邊部的一段窄縫或若干個小孔，實現火焰寬度調整。上述裝置的不足之處有兩點，一是燃氣和氧化劑腔室以及活塞機構暴露在加熱爐內的高溫環境中，容易發生機構變形、構件氧化以及活塞密封失效等問題，維修維護不方便，二是活塞需要做軸向移動，軸向空間占用較大。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提出一種金屬帶材直接火焰沖擊加熱裝置，所述裝置采用多個獨立的直接火焰沖擊燒嘴對金屬帶材進行加熱，在滿足脈沖燃燒加熱的同時，最大限度地減少控制閥的使用數量，降低控制系統的復雜性，并且加熱裝置具備火焰寬度調整功能，調整機構設置在加熱爐外面，沒有軸向移動，軸向空間占用較小。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案是：