本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)設(shè)備等的電驅(qū)動(dòng)或通常借助加熱裝置供能的輻射元件，該輻射元件可用于鋼和/或其它金屬的熱處理爐或設(shè)備領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種電驅(qū)動(dòng)或通常借助加熱裝置的供能和/或加熱的輻射元件，該輻射元件通?？捎糜跓崽幚頎t，和/或由金屬板、螺栓、線(xiàn)纜、管道、用于管道的部件制成的帶材或板的連續(xù)鍍鋅或連續(xù)退火生產(chǎn)線(xiàn)(cgl、agl、capl或cal生產(chǎn)線(xiàn)等)，以及“先進(jìn)高強(qiáng)度鋼”(ahss)和新的鋼材牌號(hào)和/或其它金屬制成的其它產(chǎn)品的安裝、處理和生產(chǎn)。此外，根據(jù)本發(fā)明的輻射元件既可用于新的連續(xù)鍍鋅和連續(xù)退火生產(chǎn)線(xiàn)，也可用于改造連續(xù)鍍鋅和持續(xù)退火生產(chǎn)線(xiàn)的舊爐，并且通常用于熱處理的任何爐。因此，本發(fā)明在汽車(chē)行業(yè)和鋼鐵和/或鋁行業(yè)等都有應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、日益嚴(yán)重的氣候變化，以及隨之而來(lái)的減少nox和co2排放到大氣中的需求，迫使整個(gè)行業(yè)，并且特別是鋼鐵生產(chǎn)商，在全球范圍內(nèi)采取一系列實(shí)質(zhì)性行動(dòng)，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

2、眾所周知，適用于生產(chǎn)日常生活所需部件的大多數(shù)鐵材料或鋁合金和其它材料在其功能周期內(nèi)經(jīng)過(guò)熱處理，以獲得更好的耐用性、更高的硬度和/或更長(zhǎng)時(shí)間的性能。

3、從這個(gè)意義上說(shuō)，在鋼鐵/汽車(chē)行業(yè)中和通常情況下，使用加熱爐對(duì)材料進(jìn)行高溫(從200℃到1200℃以上)熱處理，因此在許多類(lèi)型的工業(yè)中銷(xiāo)售和使用加熱爐。

4、如今，熱處理，例如金屬板及其衍生物的熱處理，主要是通過(guò)任何形狀(w或m、u、雙p和單p、i、l或任何其它幾何形狀)的輻射管進(jìn)行加熱，這樣以連續(xù)帶的形式通過(guò)的金屬板就可以進(jìn)行所需的熱處理。

5、用于制造這些輻射管的材料具有耐高達(dá)1200℃及以上溫度的特性(如果輻射管由陶瓷材料制成，則可獲得高達(dá)1500℃的熱阻)。

6、這些管通常連接到氣體燃燒器(或也使用其它燃料，如氫氣、甲烷或其它燃料)，該燃燒器產(chǎn)生其運(yùn)行和待處理所需的溫度和功率。

7、這些系統(tǒng)需要火焰入口區(qū)域(燃燒器側(cè))、煙霧通道區(qū)域(用于加熱輻射管)和帶有回收單元的煙霧出口區(qū)域(用于減少管內(nèi)非常高的排放量，并且用于可能再循環(huán)部分煙霧，使其能夠再燃燒，從而降低最終排放量)。

8、這些燃燒器在輻射管內(nèi)釋放出非常熱的火焰(高達(dá)1300℃及以上)，通過(guò)輻射(因此稱(chēng)為輻射管)加熱帶材、例如在爐內(nèi)通過(guò)的金屬板，直到達(dá)到所需的處理，以根據(jù)帶材本身將應(yīng)用的各種產(chǎn)品的未來(lái)運(yùn)行特性獲得每個(gè)單一和特定的“牌號(hào)(grade)”。

9、目前使用的所有這些燃料系統(tǒng)都會(huì)向大氣中排放非常高水平的廢氣，尤其是nox和co2。

10、例如，如果歐洲共同體已將每條生產(chǎn)線(xiàn)(爐)的排放范圍設(shè)定為100mg/m3至300mg/m3，并且每個(gè)歐洲國(guó)家都可以決定允許的最小和最大值，那么在歐洲、美國(guó)和世界其它地區(qū)，有許多工廠(chǎng)大大超過(guò)上述值，甚至達(dá)到350mg/m3至500mg/m3及以上的水平。

11、已經(jīng)做出了許多努力來(lái)降低這些排放水平，但盡管該行業(yè)所有公司所做的努力都非常重要，但由于系統(tǒng)本身(燃燒器、氣體、管道內(nèi)的煙氣再循環(huán)系統(tǒng)輻射、回?zé)岬?，越來(lái)越難以獲得令人滿(mǎn)意和持久的結(jié)果。

12、事實(shí)上，火焰燃燒器的問(wèn)題之一是隨著時(shí)間的推移精確地保持燃燒參數(shù)，使得存在恒定和可控的排放。使用參數(shù)(調(diào)整)的“分解”(損失)涉及持續(xù)的維護(hù)和控制請(qǐng)求，否則，在幾乎所有情況下，都會(huì)迅速恢復(fù)到基本狀態(tài)，導(dǎo)致排放參數(shù)隨時(shí)間增加(根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定過(guò)高)。

13、這種不便迫使鋼鐵生產(chǎn)商在燃燒器和燃燒系統(tǒng)的控制和連續(xù)調(diào)節(jié)(“調(diào)整”)方面投入大量資金。此外，最佳燃燒的基礎(chǔ)參數(shù)的損失通常會(huì)導(dǎo)致燃燒器火焰的更大攻擊性，通過(guò)最熱部件(通常在燃燒器側(cè))變形導(dǎo)致熱輻射管的嚴(yán)重壽命問(wèn)題，材料本身和焊縫開(kāi)裂，并且需要持續(xù)的備件和生產(chǎn)線(xiàn)止擋件(爐)來(lái)更換損壞的部件。

14、還有配備有多個(gè)電類(lèi)型的加熱元件的爐子，其中加熱元件優(yōu)選以高千瓦值運(yùn)行，以將它們的數(shù)量和尺寸以及爐子本身的尺寸保持在最小值。通常，加熱元件在管狀容器內(nèi)運(yùn)行，該容器保護(hù)加熱元件本身免受爐內(nèi)氣體的影響。

15、然而，這些加熱元件必須在高功率和高功率密度下運(yùn)行(以導(dǎo)電元件表面積的瓦特每平方厘米為單位計(jì)算)，以便為爐提供內(nèi)部工作所需的功率，這會(huì)導(dǎo)致短路或系統(tǒng)故障的高風(fēng)險(xiǎn)。

16、即使增加加熱元件的數(shù)量也不能解決問(wèn)題，因?yàn)檫@需要增加爐的尺寸，從而增加任何損失和相關(guān)的運(yùn)營(yíng)成本，更不用說(shuō)現(xiàn)有的爐通常沒(méi)有配備來(lái)支持這種增加的事實(shí)。

17、文獻(xiàn)us5473141公開(kāi)了一種用于電爐輻射器內(nèi)部的加熱組件。加熱組件的加熱元件形狀類(lèi)似桿形狀，并且安裝在支承桿元件本身的陶瓷絕緣盤(pán)上?？赡艽嬖趩喂苌w來(lái)保護(hù)加熱元件。

18、文獻(xiàn)us5083012公開(kāi)了一種用于爐的單管加熱元件，其包括線(xiàn)纜電阻，其中該電阻包括并聯(lián)連接的多條線(xiàn)纜，以提供高功率，同時(shí)將功率密度保持在安全閾值以下。

19、因此可以看出，強(qiáng)烈需要提供一種能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的電驅(qū)動(dòng)或通常借助加熱裝置供能的輻射元件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)。

2、在該技術(shù)目標(biāo)的范圍內(nèi)，本發(fā)明的目的是提供一種輻射元件，其允許減少或消除由從汽車(chē)到鋼鐵、鋁等任何部門(mén)的熱處理生產(chǎn)線(xiàn)引起的排放，例如nox和co2。

3、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種輻射元件，其允許相對(duì)于具有燃燒器的已知系統(tǒng)產(chǎn)生的熱的侵蝕性降低，同時(shí)保持優(yōu)異的熱輻射和/或熱傳遞能力。

4、本發(fā)明的一個(gè)版本的另一個(gè)目的是提供一種輻射元件，在熱處理領(lǐng)域，該輻射元件不再需要由任何燃料供能的燃燒器，而是以另一種方式供能，例如電，例如通過(guò)電感應(yīng)的電驅(qū)動(dòng)裝置供能。

5、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種輻射元件，其能夠保證提高的熱效率和沿輻射元件本身整個(gè)表面的均勻溫度(如果需要，可以通過(guò)增加溫度來(lái)實(shí)現(xiàn))。

6、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠比傳統(tǒng)輻射管持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間和壽命更長(zhǎng)的輻射元件，因?yàn)樗ＷC了沿其整個(gè)延伸方向的溫度均勻性，它有可能在材料熱處理所需的溫度變化中經(jīng)歷相同的膨脹和返回運(yùn)動(dòng)，有效地減少了構(gòu)成輻射元件本身的材料可能受到的應(yīng)力和裂紋或撕裂。

7、該目標(biāo)和目的通過(guò)根據(jù)所附權(quán)利要求1的輻射元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

8、從屬權(quán)利要求中描述了其它有利特征。

技術(shù)特征：

1.一種輻射元件(1)，能用于至少一個(gè)爐中進(jìn)行熱處理，和/或用于金屬板材帶材或板和/或由鋼和/或其它金屬制成的其它產(chǎn)品的連續(xù)鍍鋅和退火生產(chǎn)線(xiàn)，和/或者用于至少一個(gè)預(yù)先存在的爐的現(xiàn)代化，其中，所述輻射元件(1)用于發(fā)射和/或輻射熱量，其中，所述輻射元件(1)具有主縱向延伸部(l)和垂直于所述主縱向延伸部(l)的橫向延伸部(m)，其中，所述輻射元件(3)包括限定外表面(3b)、內(nèi)表面(3a)和內(nèi)腔(4)的成形壁(2)，其中，所述內(nèi)表面(3a)面向所述內(nèi)腔(4)，并且所述外表面(3b)與所述內(nèi)表面(3a)相對(duì)，其特征在于，所述腔(4)包括至少兩個(gè)主中空座(5)，在使用中適于容納至少一個(gè)加熱裝置(10)，并且所述輻射元件(1)還包括所述至少兩個(gè)主中空座(5)的至少一個(gè)連接座(6)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述至少兩個(gè)主中空座(5)和所述至少一個(gè)連接座(6)中的每一個(gè)都具有彼此平行的主縱向延伸部，并且與所述輻射元件(1)的所述主縱向延伸部(l)平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輻射元件(1)，其特征在于，包括n個(gè)主中空座(5)和n-1個(gè)連接座(6)，其中n大于2，或者其中，所述輻射元件(1)包括三個(gè)主中空座(5)和兩個(gè)連接座(6)，或六個(gè)主中空座(5)和五個(gè)連接座。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述至少一個(gè)主中空座(5)具有圓形或多邊形形狀的橫截面，諸如方形、矩形、棱柱形、六邊形、八邊形等，和/或基本上圓柱形或平行六面體形狀，并且/或者其中，所述的至少一個(gè)連接座(6)具有基本多邊形、例如矩形或方形的橫截面，和/或具有多邊形、矩形或方形基部的平行六面體形。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述腔(4)由所述至少兩個(gè)主中空座(5)和所述至少一個(gè)連接座(6)形成，因此所述腔(4)是中空的。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的輻射元件(1)，其特征在于，在所述至少一個(gè)主中空座(5)和所述至少一個(gè)連接座(6)之間，內(nèi)部存在至少一個(gè)端口或開(kāi)口(7)，用于所述至少兩個(gè)主中空座(5)與所述至少一個(gè)連接座(6)之間的流體通過(guò)和/或連接。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述壁(2)是連續(xù)的，并且至少就所述主縱向延伸部(l)和所述橫向延伸部(m)而言，沒(méi)有能夠使所述內(nèi)腔(4)與外部連通的開(kāi)口。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述壁(2)由限定所述至少一個(gè)連接座(6)的至少兩個(gè)部段(6a、6b)和限定所述兩個(gè)主中空座(5)中的每一個(gè)的至少一個(gè)部分(5a、5b)組成。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述至少兩個(gè)部段(6a、6b)基本上是平坦的或彎曲的，并且其中，當(dāng)所述至少兩個(gè)主中空座(5)放置在所述輻射元件(1)的外部和相對(duì)的縱向端部時(shí)，所述至少一個(gè)部分(5a、5b)具有面向所述輻射單元(1)內(nèi)部的凹部。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，包括兩個(gè)橫向端部(8)，所述橫向端部(8)放置在所述主縱向延伸部(l)的相對(duì)側(cè)上，其中，所述兩個(gè)橫向端部(8)包括第一端部(8a)和第二端部(8b)，所述第一端部(8a)在使用中適用于連接和/或定位在所述爐的第一壁處，例如，配備有“爐側(cè)支承部”或“插座”(20)的爐，并且所述第二端部(8b)在使用中適用于連接和/或定位在所述爐的第二壁處，所述第二壁與所述第一壁相對(duì)，其中，所述輻射元件(1)包括用于放置在所述第一端部(8a)的所述輻射元件(1)的支承件(9)和放置在所述第二端部(8b)的容納元件或墊(12)。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述輻射元件包括所述至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)或燃料驅(qū)動(dòng)的加熱裝置(10)，并且能夠加熱所述輻射單元(1)，其中，所述至少一個(gè)加熱裝置(10)容納在所述至少兩個(gè)主中空座(5)中的至少一個(gè)或每一個(gè)中。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)的加熱裝置(10)包括至少一個(gè)電阻或電阻器和/或包括多個(gè)電縱向線(xiàn)纜或電板(10a)，電流在所述電縱向線(xiàn)纜或電板內(nèi)通過(guò)，

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述至少一個(gè)燃料驅(qū)動(dòng)的加熱裝置(10)包括至少一個(gè)由所述燃料驅(qū)動(dòng)的燃燒器，所述燃料諸如為氣體、氫氣、甲烷、生物燃料、零排放燃料、電子燃料、“碳中和的”合成燃料等。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，包括至少一個(gè)加強(qiáng)裝置(11、11a)，用于支承和/或保持所述輻射元件(1)在位，優(yōu)選地定位在所述主中空座(5)內(nèi)和/或所述至少一個(gè)連接座(6)內(nèi)。

15.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述加強(qiáng)裝置(11)包括至少一個(gè)板(11a)、螺釘、螺栓、桿、銷(xiāo)、栓釘或其它類(lèi)似的加強(qiáng)元件，和/或具有圓柱形、圓錐形、扁平形、平行六面體、棱柱形等形狀，并且/或者其中，所述至少一個(gè)加強(qiáng)裝置(11、11a)固定、焊接或壓力配合在所述內(nèi)表面(3a)處，和/或所述外表面(3b)和/或所述至少一部段(6a、6b)和/或所述部分(5a、5b)上。

16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，所述腔(4)、所述至少一個(gè)主中空座(5)和所述至少一個(gè)連接座(6)沿著所述輻射元件(1)的整個(gè)所述主縱向延伸部(l)延伸。

17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)，其特征在于，包括位于所述輻射元件(1)的第二橫向端部(8b)處的成形凸緣(13)、至少一個(gè)補(bǔ)償器、加強(qiáng)裝置和/或加強(qiáng)元件(14)中的至少一個(gè)，例如縱向、橫向和/或水平起伏部、凸臺(tái)、肋、凹槽等，和在所述內(nèi)表面(3a)處和/或與所述外表面(3b)定位或制成的u形元件。

18.輻射系統(tǒng)，用于至少一個(gè)熱處理爐和/或用于金屬板材帶材或板和/或鋼和/或其它金屬制成的其它產(chǎn)品的連續(xù)鍍鋅和退火生產(chǎn)線(xiàn)和/或用于至少一個(gè)現(xiàn)有爐的現(xiàn)代化，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的輻射元件(1)和至少一個(gè)加熱裝置(10)或至少兩個(gè)加熱裝置(10)，用于將所述至少一個(gè)輻射元件(1)加熱到1200℃或以上，并且允許所述輻射元件(1)在使用中發(fā)射和/或輻射熱量。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的輻射系統(tǒng)的用途，用于在熱處理爐中對(duì)金屬板材帶材或板或由鋼和/或其它金屬制成的其它產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，和/或用于連續(xù)的鍍鋅和退火生產(chǎn)線(xiàn)和/或現(xiàn)代化的預(yù)先存在的爐，其中，所述至少一個(gè)輻射元件(1)朝向所述金屬板材帶材或板和/或由鋼和/或其它金屬制成的其它產(chǎn)品發(fā)射和/或輻射熱量，以便于為其確定熱處理。

技術(shù)總結(jié)
輻射元件(1)，可用于至少一個(gè)爐中進(jìn)行熱處理，和/或用于金屬板條或板和/或由鋼和/或其它金屬制成的其它產(chǎn)品的連續(xù)鍍鋅和退火生產(chǎn)線(xiàn)，和/或者用于至少一臺(tái)預(yù)先存在的爐的現(xiàn)代化，其中，輻射元件(1)用于發(fā)射和/或輻射熱量，其中，輻射元件(1)具有主縱向延伸部(L)和垂直于主縱向延伸部(L)的橫向延伸部(M)，并且輻射元件(1)包括限定外表面(3b)、內(nèi)表面(3a)和內(nèi)腔(4)的成形壁(2)，輻射元件(1)還包括至少兩個(gè)主中空座(5)和至少一個(gè)連接座(6)，主中空座在使用中適于容納至少一個(gè)加熱裝置(10)；輻射系統(tǒng)和該輻射元件(1)的用途。

技術(shù)研發(fā)人員：馬西米利亞諾·比森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：馬西米利亞諾·比森
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15