罩式炉

强循环光亮罩式退火炉第一章热处理基本知识１、冷轧的概念所谓“冷轧”，顾名思义，就是钢材在冷态下，即不经过加热，直接进入轧机，利用机械的力量，按选定的成品参数进行轧制的一种工艺过程。

根据工艺需要，其变形量可达40%-70%，甚至更高，然而，冷轧后的钢材不仅存在着“加工硬化”现象，而且，对钢材的组织性能有更大的影响。

２、加工硬化经过冷轧机多道次轧制之后，钢板即从厚板变成了薄板或极薄板，这对钢板而言，即发生了塑型变形。

随着变形度的增加，硬度与强度随之升高，塑性下降。

于是，我们把这种因冷轧变形而引起的金属强化现象称之为“加工硬化”，当然，这种“硬化”之后的钢板是不能作为商品钢板出售的，因为经轧制之后的钢板有着塑性变形强大抗力，给原板的再加工成形带来了很大的困难。

３、再结晶退火概念凡是经过塑性变形之后的金属，它本身就有力图恢复到变形前原来组织状态的倾向，对于冷轧机轧制后的钢板而言也不例外。

在室温下，没有一定的外界条件，由于钢中原子扩散能力的不足，处于不稳定状态的变形之后的金属，能够维持相当长的时间不致发生明显的组织变化。

假如我们提供给以热能，对金属进行加热升温，来提高原子的扩散能力，金属的组织和性能就会迅速发生变化。

简而言之，所谓再结晶，就是金属的晶粒在一定的能量之下，重新成长、长大、排列和组合的过程，即用各种不同温度对钢卷进行加热，使因冷轧变形所引起的组织与性能的变化得到恢复。

人们把这种行成一种完全新的、完全消除了应力的组织的过程，称之为再结晶退火。

要想材质的性能恢复到正常值或期望值，晶体结构必须恢复到变形前的状态，即要以晶体的重新形成为前提条件。

对于钢板机械性能的恢复程度，则取决于材质、温度和时间等方面的因素，正确地选定退火工艺曲线，才能达到再结晶退火的目的。

4、退火工艺曲线退火工艺曲线就是钢卷中（或退火炉内）某一点在整个退火过程中温度变化的轨迹。

通过记录仪记录下来，就成了退火工艺曲线。

一种退火工艺曲线要制定得合理、准确、可靠是要经过多次的退火实践、计算、归纳、统计、分析直至产品质量性能检验等过程之后，选取最佳值而获得的。

5、再结晶温度的确定再结晶不同于金属结晶，也不像金属结晶那样有一个确切的温度。

一般来说，我们通过把经大变形量（>70%）后的冷变形金属经过一个小时的保温后能完全再结晶的最低温度定义为再结晶温度。

实际统计资料表明，当变形度较大时，对于工业用金属，其最低再结晶温度与其熔点之间存在着下列关系：T再≈（0.35～0.4）T熔式中T再和T熔均以绝对温度表示。

几种纯金属的再结晶温度（见表1）表1几种纯金属的再结晶温度金属钨（W）铁（Fe）铜（Cu）铝（Al）锌（Zn）铅（Pb）融化温度（℃）3400 1534 1084 659 420 327再结晶温度（℃）1200 450 200 100 室温低于室温对于工业上冷压力加工后的金属及合金，为了消除加工硬化的现象，退火温度的选择一般的要比开始再结晶的温度高出100～200℃以上，例如纯铁的熔点为1534℃，其开始再结晶的温度为450℃，而钢的再结晶温度则稍低于450℃，所以，在冷轧机的后工序罩式炉中所用的钢的退火温度一般都在600-700℃之间，特殊的可达710～720℃。

第二章光亮式罩式退火炉的概念和分类1、概念光亮式罩式退火炉简称罩式炉是用来把放在炉台上并用内罩保护的钢板卷进行加热、保温和冷却过程的光亮热处理。

由于在内罩内通有氮、氢混合保护气体，氮气呈现惰性，氢气具有还原性，所以退火后的钢板卷为光亮色，称为光亮退火。

2、分类在罩式炉内加热的工件多为：成卷的钢带和钢卷。

根据装料情况炉子分圆形罩式炉和矩形罩式炉两大类；按照带卷装炉垛数罩式炉又可分为一垛、两垛、三垛或多垛罩式炉，但罩式炉的基本类型是单垛板卷圆形罩式炉；依照内罩内可控气氛的不同罩式炉又分为氮氢罩式炉和全氢罩式炉；根据加热方式的不同，罩式炉又可分为电加热罩式炉和燃气加热罩式炉；根据控制方式的不同，罩式炉又可分为手动控制和PLC第三章罩式炉结构罩式炉主要由炉台、内罩、加热罩及冷却罩四部分组成。

由于带卷在热处理过程中一般要在内罩中进行冷却，生产中往往将两座装好料的炉台和内罩组合成一组共同使用一个加热罩和冷却罩，依次轮流供热冷却。

即一组罩式炉通常为：两个炉台，两个内罩，一个加热罩，一个冷却罩。

下面讲述各部分的具体结构。

１、炉台炉台是整个罩式退火炉的基础设备。

其结构见：图一循环风机安装在炉台底座的中心位置上，是罩式炉最重要、最关键的设备之一，风机性能的好坏就直接影响到产量与质量。

在加热阶段，由于循环风机的作用，保护气体将内罩壁的热量送到带钢卷的每个边缘，使钢卷均匀地进行加热。

同样，在冷却阶段，保护气体又通过循环风机的作用，将钢卷卷心中的热量带出来，送至内罩的内壁，由冷却罩把热量带走，使钢卷尽快地冷却下来。

因此，保护气体循环风机的作用是进行热传递。

同时，普板进行退火时，被蒸发掉的轧制乳化液和油脂会随保护气体一起排出炉外，以确保光亮退火的效果。

炉台底座是一个焊接结构件，主要由工字钢和钢板焊接而成。

炉台的外圈、冷却法兰盘的下面有一个环形水冷槽，是用来冷却炉台橡胶密封圈的。

橡胶密封圈就嵌在法兰平面的凹槽内，当内罩扣到炉台上之后，借助内罩密封法兰盘的作用，将橡胶密封圈压紧。

这样，退火空间就与外面隔开了。

由于退火炉台承受着钢卷、对流板及内罩的全部重量，所以在炉台底座的钢梁上面的钢板上，铺设了三层支承环，即炉台支承座。

炉台底座与炉台支承座焊接后，就构成了整套承载体。

在支承座缝隙处，应填满耐火材料，以达到隔热的目的。

再往上面是用特殊耐热钢件制成的起导流作用的导流盘，用来提高保护气体的循环效果。

导流盘再往上就是承料板，在承料板的中心位置上还设计了不锈钢保护格栅，以防止碎钢板及其它异物损坏循环风机。

在炉台的圆周上有两个导向杆，用于安装内罩时起导向作用。

炉台的周围还焊有压紧装置，作用是将内罩压紧在炉台的法兰上。

在炉台平面以下，还设有保护气体的进出口管道、冷却水的进出口管道、保护气体废气出口管道等。

每个炉台上还装有两支带保护套管的热电偶，用以监控温度。

内罩的作用是将钢卷与燃烧空间隔离开来，使钢卷在保护气氛之中进行退火而不被氧化，并在加热与冷却过程中进行热传递。

其结构见图二：内罩的主体是用耐高热的铬镍钢板焊接而成的波纹形筒体，上面是封头，在封头上焊有供三爪夹具吊运的吊环。

底部带有机械加工的密封法兰盘，这个法兰盘是用普碳钢加工而成。

内罩的法兰是放置在炉台密封法兰面之上的，因此，借助于嵌在炉台密封平面上的橡胶密封圈的作用，内罩里面就与外界绝对地密封起来了，以防止空气进入罩内。

在内罩的法兰上面还设计有环形密封槽，里面放置耐热硅橡胶，以此来将加热空间与外界隔离开来，提高热效率。

环形密封槽与波纹筒体之间，还有一圈放冷却水的水槽，这个水槽的作用是防止热辐射到炉台橡胶密封圈上，以延长其使用寿命。

在密封槽的壁上设有一个流水槽，以利于喷淋冷却时冷却水的排出。

当内罩不用而放在其他位置上时，为了不损坏密封平面，因此，在法兰的外沿底面还焊有支承短柱。

３、加热罩罩式退火炉的加热方式是间接式的，即燃烧室与退火空间是用内罩隔开的，火焰不会直接接触钢卷，钢卷在保护气体中进行退火。

退火空间的热传导是由传热介质—保护气体来完成的，由于炉台循环风机的作用，保护气体在炉内按一定流向周而复始地循环着，保护气体把从内罩壁吸收的热量，均匀的传导到钢卷的每一个边缘，直到卷心温度达到额定值，加热过程才告结束。

燃气加热罩燃气加热罩的结构参见图三：加热罩的罩体是用钢板制作的一个圆筒形壳体。

固定在外壳顶上的是一个吊挂横梁，这个横梁是设计在加热罩顶部中心位置上，吊挂位置应是加热罩的重心点，这样，加热罩吊起来才能处于平衡状态。

在加热罩的底部环绕圆筒壳体的外端焊有煤气环管，借此煤气可通过烧咀管道均匀地分配到每个烧咀中去。

助燃空气则是通过装在罩子上的助燃风机的作用，经热交换器预热空气后进入到环绕圆筒壳体的环形空气环管后，使空气均匀地进入炉内的每个烧咀处。

供给的加热煤气是通过装在加热罩上的带有安全阀和煤气自动补偿接头的煤气主管道与炉台旁的煤气阀门相连通而获得的，煤气自动补偿接头法兰下端嵌有密封圈，罩子扣好后，煤气阀门与接头就有自动密封好了。

启动助燃风机，搭上安全阀，煤气就从煤气环管中均匀地分配给全部烧咀。

为了控制好煤气和空气的调节比例，提高加热效率，在加热罩上还装有煤气与空气的比例调节装置，将煤气与空气的节流阀与一个杠杆机构连接起来，在调节煤气流量的同时，空气的流量也按一定的配比值得到了相应的调整。

加热罩的罩体里面是用耐火材料砌衬起来的，砌筑工艺过程如下：在加热罩底板上，靠罩子内壁先砌上几层环形轻质耐火砖层。

接触炉膛的环形砖层是用各种轻质耐火材料制成的异型或标准砖砌成的，在这个环形耐火砖的里面砌上一层低密度的高级绝热砖，在绝热砖层和加热罩钢板壳体内壁之间是一层矿物纤维衬垫。

在上下两排烧咀部位，可根据烧咀和助燃空气导管的位置，砌上合适的烧咀砖。

烧咀砖是这样设计的：空气从助燃空气管道通入到换热器中，这样从炉内排出的废气就对助燃空气进行了预热，预热后的助燃空气温度可达350～400℃，促进了混合燃烧，气体是沿着均匀分布的烧咀管按切线方向流动的，砌烧咀砖时，要相对于壳体内壁稍微向后移一点并与轻质耐火砖层砌在一起。

砌筑时，要注意通往炉内小烧咀室烧咀管的切线排列方向。

切线方向的烧咀排列，保证了全速加热时火焰环绕内罩能形成一个大的火焰环。

因此，也才能对内罩进行很均匀的加热。

电加热加热罩电加热加热罩的结构与燃气加热加热罩的不同之处在于：电加热加热罩用电阻带代替了空气管道、煤气管道和烧嘴，通过安装在加热罩内壁上的电阻带发热来加热钢卷，加热物质为电阻丝，其结构见图四：两种加热罩的放置都是借助装在罩子下部并带有套环的两个导向臂，套在炉台旁的导向杆后，垂直下落来完成的。

加热罩承台就直接落在炉台旁的支承柱上，具体结构参照燃气加热罩。

此外，每个罩子上还装有动力插头和控制插头。

４、冷却罩冷却罩也是用钢板焊成的圆筒形结构，在罩顶设计有跟加热罩相同的吊挂横梁。

轴流风机安装在罩顶两侧的位置上，且有防振设施。

在冷却罩的外壁底部，有两个导向臂，借此冷却罩可以沿导向杆顺利地对中扣好保证了冷却罩的顺利放置。

冷却罩的下面还焊有三个承台，以便将其平稳地放置在炉台旁的支撑柱上。

其结构见图五：为了增加罩体的强度，在外面有时还焊有加强筋板环。

此外，每个冷却罩还配装有电缆管、电插头等。

冷却罩的作用是，在炉台加热结束后，吊走加热罩进行自然辐射冷却大约1小时，之后就将冷却罩扣在保护罩的外面，并迅速插上电插头（否则有损坏电动机的危险），启动轴流风机，对保护罩进行冷却。

第四章罩式炉退火过程描述退火的过程分为以下九个阶段１、装料：先用天车将钢卷堆放在炉台上，然后检查炉台密封件和内罩法兰，如有必要可进行清洗，然后用天车把内罩放在炉台上。