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      2. 強對流全氫罩式退火爐

        2020/8/24 15:05:41

        1.冷軋寬帶鋼卷熱處理爐的發展

            帶鋼的冷軋過程中產生的加工硬化,需經再結晶光亮退火處理,以便獲得臺適的微觀組織和性能,使產品具有延伸性和深沖性。

            帶鋼卷熱處理設備通常采用罩式爐和連續式爐。成卷帶鋼熱處理使用得最早及最久的是罩式退火爐,它由爐臺,內罩及加熱罩組成,采用循環保護氣體從軸向向鋼卷兩端面加熱。

            裝爐形式從多垛矩形罩式爐發展為圓形單垛罩式爐,因為單垛退火質量要比多垛好。同時由于冷軋帶鋼卷單重B益增大,罩式爐裝入量增加,使帶銅卷罩式爐趨于大型化。爐子單位面積產量越大,熱效率越高,能源的節省也越多.目前大的鋼卷重量已選40~60t,裝入量已達120~150t/爐。

            傳統的罩式爐通常采用含氫量為2~5%的氮基保護氣體(HNX氣體),露點為-40%,內罩與爐臺密封用砂封,爐臺循環風機功率大都為5~10kW,耐火材料采用普通粉土磚及保溫磚,無廢熱回收裝置。這種爐型存在

        一系列缺點。如退火周期長,尤其是冷卻時間相當長,產量低,鋼卷溫差大,質量不均勻,退火過程中有粘結現象。許多國家的冷軋廠已淘汰了這種爐型,取代它的是連續式熱處理爐,其特點是快速加熱,短時保溫,快速冷卻,全過程僅幾分鐘,而罩式退火爐周期長達數10h。

            連續式爐由于帶鋼卷是展開加熱和冷卻的,退火后的帶銅卷匱量高,板形平整,表面光潔,性能均勻,且在退火過程中不發生牯結,在冷卻時不產生銹蝕,因而成品率也高。

            在連續作業線上,帶鋼的清理與熱處理往往臺并在一起,簡化了工序,并實現自動化操作,因而連續式爐退火帶銅卷得到了迅速發展。

            雖然連續式爐具有上述優勢,但仍存在下列弱點。主要表現在它不適宜生產小批量鋼卷;多品種鋼卷生產的靈活性不如罩式退火爐,不適宜處理過薄過厚帶鋼卷等。因此冷軋帶鋼卷的熱處理仍舊維持連續式退火爐與罩式退火爐并存的局面。

            為了克服罩式追火爐的不足之處,在80年代奧地利EBNER工業爐公司開發了強對流全氫罩式爐用于冷軋帶鋼卷的光亮退火,在罩式爐上應用了兩項新技術,即爐氣強對流循環和用純氫作保護氣體。該公司開發大功率防囂爐臺循環風機(目前功率已達封55-70kW>和一套能防止氫氣爆炸的自動控制系統,從而使罩式爐的生產率和產品質量取得了新的突破。生產率比傳統罩式爐提高20%—40%,溫差可達到±10℃。

        2.強對流全氫罩式退火爐的特點

           EBNER爐子公司的HICON/H.罩式退火爐采用風冷和噴水冷卻內罩工藝。

          強對流全氫罩式爐與傳統罩式爐相比,具有下例特點;

            (1)爐子生產率提高

            由于氫氣的熱傳導性好(大約是氮氣的7倍),這意味著氫氣傳熱速度要比氮氣快7倍,再加上氫氣滲透力強,強化了對流傳熱,加熱時肉罩壁熱量對帶鋼卷以及帶鋼卷層與層之間的傳熱(冷卻時傳熱方向相反)速度要比HNXI氣體罩式爐快得多,而且氫氣比重是氮氣的1/14,與大功率爐臺循環風機配合作強對流循環,可獲得滿意的加熱或冷卻效果,從而大大的縮短了處理帶鋼卷加熱(冷卻)時間,而且還減少了鋼卷的溫差,在高生產情況下,可以做到鋼卷外部無過熱。

         (2)產品質量提高

             a、由于爐溫均勻,加熱時無局部過熱現象,因此處理后的帶鋼卷機械性能均勻,同時,也消除了普通罩式爐所出現的帶鋼卷粘結現象。

             b、在高還原性氣體中處理的帶鋼卷有較高的表面光潔度,這是因為微小氫原子在帶鋼卷圈層中穿選非???,在l00℃時,它使帶鋼卷上殘留的潤精荊還原為碳氫化臺物,且而降低了其沸點,加快了碳氫化臺物的蒸發,不致發生瀾冊劑分解而殘留在帶鋼卷的表面上。在600℃時,強烈的還原氫(在低露點氫氣氛)可以有效地將氧化物殘留物形成水蒸汽,這種水蒸汽與帶鋼卷上殘目的碳反應,形成一氧化碳,隨氫氣一起排出爐外。經處理后,帶鋼卷表面殘碳量為2mg/m2。帶鋼卷在普通罩式爐甩氫氣退火,殘碳量為3~4mg/m2;用HNX氣體退火,殘碳量為7mg/m2。

            (3)介質能耗降低

            a.燃料消耗量低

            由于強對流傳熱,再加上氫氣導熱性好,滲透力強,顯著提高了傳熱效率,另外在爐子結構上也采取了一些節能措施,從而大幅度降低了加熱罩蓄熱損失與散熱損失?;厥諢煔廒闊?,如熱罩上予熱器利用燃燒廢氣予熱助燃空氣。所以帶鋼卷單位能耗比普通罩式爐要低。

            b.電能消耗低

            退火介質由氮氣轉換為氫氣后,由于氫氣比重輕,在高溫時循環風機功率大幅度下降,其風機功率僅為6kw,所節約的電費超過了氫氣費用。

            c.保護氣體消耗量低

            由于采用了全金屬封閉爐臺,在整個退火過程中,不需要補給較大數量氧氣來沖洗出絕熱材料釋放出來的各種雜質(02,H2O等)。

            在操作上,其保護氣體在各段采用不同類型( N2,H2,)氣氛及不同流量的工作制度,從圖3可見,在開始吹掃和加熱升溫初期采用氮氣,然后,隨著溫度的升高轉換為氫氣,流量由小—中—大,在進入力口熱段的2/3處,即關閉氫氣出口闊,停止供氫氣,在冷卻時由于氫氣體積縮小,壓力下降,此時反需補充少量氫氣,以保持內罩壓力穩定;聽吐退火過程總的氫氣耗量還是小的。

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