强对流全氢罩式退火炉

2017/10/17 11:03:07

1.冷轧宽带钢卷热处理炉的发展

    带钢的冷轧过程中产生的加工硬化,需经再结晶光亮退火处理,以便获得台适的微观组织和性能,使产品具有延伸性和深冲性。

    带钢卷热处理设备通常采用罩式炉和连续式炉。成卷带钢热处理使用得最早及最久的是罩式退火炉,它由炉台,内罩及加热罩组成,采用循环保护气体从轴向向钢卷两端面加热。

    装炉形式从多垛矩形罩式炉发展为圆形单垛罩式炉,因为单垛退火质量要比多垛好。同时由于冷轧带钢卷单重B益增大,罩式炉装入量增加,使带铜卷罩式炉趋于大型化。炉子单位面积产量越大,热效率越高,能源的节省也越多.目前大的钢卷重量已选40~60t,装入量已达120~150t/炉。

    传统的罩式炉通常采用含氢量为2~5%的氮基保护气体(HNX气体),露点为-40%,内罩与炉台密封用砂封,炉台循环风机功率大都为5~10kW,耐火材料采用普通粉土砖及保温砖,无废热回收装置。这种炉型存在

一系列缺点。如退火周期长,尤其是冷却时间相当长,产量低,钢卷温差大,质量不均匀,退火过程中有粘结现象。许多国家的冷轧厂已淘汰了这种炉型,取代它的是连续式热处理炉,其特点是快速加热,短时保温,快速冷却,全过程仅几分钟,而罩式退火炉周期长达数10h。

    连续式炉由于带钢卷是展开加热和冷却的,退火后的带铜卷匮量高,板形平整,表面光洁,性能均匀,且在退火过程中不发生牯结,在冷却时不产生锈蚀,因而成品率也高。

    在连续作业线上,带钢的清理与热处理往往台并在一起,简化了工序,并实现自动化操作,因而连续式炉退火带铜卷得到了迅速发展。

    虽然连续式炉具有上述优势,但仍存在下列弱点。主要表现在它不适宜生产小批量钢卷;多品种钢卷生产的灵活性不如罩式退火炉,不适宜处理过薄过厚带钢卷等。因此冷轧带钢卷的热处理仍旧维持连续式退火炉与罩式退火炉并存的局面。

    为了克服罩式追火炉的不足之处,在80年代奥地利EBNER工业炉公司开发了强对流全氢罩式炉用于冷轧带钢卷的光亮退火,在罩式炉上应用了两项新技术,即炉气强对流循环和用纯氢作保护气体。该公司开发大功率防嚣炉台循环风机(目前功率已达封55-70kW>和一套能防止氢气爆炸的自动控制系统,从而使罩式炉的生产率和产品质量取得了新的突破。生产率比传统罩式炉提高20%—40%,温差可达到±10℃。

2.强对流全氢罩式退火炉的特点

   EBNER炉子公司的HICON/H.罩式退火炉采用风冷和喷水冷却内罩工艺。

  强对流全氢罩式炉与传统罩式炉相比,具有下例特点;

    (1)炉子生产率提高

    由于氢气的热传导性好(大约是氮气的7倍),这意味着氢气传热速度要比氮气快7倍,再加上氢气渗透力强,强化了对流传热,加热时肉罩壁热量对带钢卷以及带钢卷层与层之间的传热(冷却时传热方向相反)速度要比HNXI气体罩式炉快得多,而且氢气比重是氮气的1/14,与大功率炉台循环风机配合作强对流循环,可获得满意的加热或冷却效果,从而大大的缩短了处理带钢卷加热(冷却)时间,而且还减少了钢卷的温差,在高生产情况下,可以做到钢卷外部无过热。

 (2)产品质量提高

     a、由于炉温均匀,加热时无局部过热现象,因此处理后的带钢卷机械性能均匀,同时,也消除了普通罩式炉所出现的带钢卷粘结现象。

     b、在高还原性气体中处理的带钢卷有较高的表面光洁度,这是因为微小氢原子在带钢卷圈层中穿选非常快,在l00℃时,它使带钢卷上残留的润精荆还原为碳氢化台物,且而降低了其沸点,加快了碳氢化台物的蒸发,不致发生澜册剂分解而残留在带钢卷的表面上。在600℃时,强烈的还原氢(在低露点氢气氛)可以有效地将氧化物残留物形成水蒸汽,这种水蒸汽与带钢卷上残目的碳反应,形成一氧化碳,随氢气一起排出炉外。经处理后,带钢卷表面残碳量为2mg/m2。带钢卷在普通罩式炉甩氢气退火,残碳量为3~4mg/m2;用HNX气体退火,残碳量为7mg/m2。

    (3)介质能耗降低

    a.燃料消耗量低

    由于强对流传热,再加上氢气导热性好,渗透力强,显著提高了传热效率,另外在炉子结构上也采取了一些节能措施,从而大幅度降低了加热罩蓄热损失与散热损失。回收烟气陂热,如热罩上予热器利用燃烧废气予热助燃空气。所以带钢卷单位能耗比普通罩式炉要低。

    b.电能消耗低

    退火介质由氮气转换为氢气后,由于氢气比重轻,在高温时循环风机功率大幅度下降,其风机功率仅为6kw,所节约的电费超过了氢气费用。

    c.保护气体消耗量低

    由于采用了全金属封闭炉台,在整个退火过程中,不需要补给较大数量氧气来冲洗出绝热材料释放出来的各种杂质(02,H2O等)。

    在操作上,其保护气体在各段采用不同类型( N2,H2,)气氛及不同流量的工作制度,从图3可见,在开始吹扫和加热升温初期采用氮气,然后,随着温度的升高转换为氢气,流量由小—中—大,在进入力口热段的2/3处,即关闭氢气出口阔,停止供氢气,在冷却时由于氢气体积缩小,压力下降,此时反需补充少量氢气,以保持内罩压力稳定;听吐退火过程总的氢气耗量还是小的。

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