燃气退火炉在我国铝板带行业的应用

燃气退火炉在我国铝板带行业的应用

1 前言

在铝板带加工行业，退火炉是最为常用的热处理工艺设备。一般说来，退火处理是极其重要的处理工序，其处理效果直接影响产品质量和成品率，因此，对退火炉的基本要求就是根据退火处理工艺曲线，提供准确的升温，保温及降温操作，同时保证炉内各处的温度均匀。在目前实际生产中，退火炉的种类很多，按加热方式分为燃油退火炉、燃气退火炉、电阻加热式退火炉等，其中电阻加热式退火炉市场占有率在80％以上。由于铝板带表面质量要求较高，对温度精度要求也很严，目前燃油退火处理炉一般采用轻柴油作为燃料，但轻柴油价格比较昂贵，成本太高，国内铝板带行业至今尚未采用这类退火炉，国外企业也未规模化使用，故本文对此类退火炉不做进一步讨论。

在以气体燃料为热源的退火炉中。根据火焰炉加热要求，其燃烧装置应保证以下三点：

1) 在规定的热负荷条件下保证燃料的完全燃烧；

2) 燃烧过程稳定，能向炉子连续供热；

3) 火焰的方向、外形、刚性和铺展性符合炉型及加热工艺的要求。

若铝板带行业所用退火炉采用煤气为燃烧介质，前两条满足没有技术障碍，但第三条很难保证，目前该行业采用的燃气退火炉均采用天然气作为燃料。

2 燃气退火炉的组成和结构

燃气退火炉由以下几部分组成：箱式炉体、空气循环系统、导流装置、吹洗和排气系统、燃气加热系统、炉门及密封、炉门升降及压紧机构、冷却水系统、控制系统等。

1) 箱式炉体：

燃气退火炉炉体为箱式炉体，炉壁、炉底、炉顶全部采用双层钢板中间填以用锚固件固定的绝热材料，炉子外壳用钢板并用型钢加强，采用连续气密焊缝保证具有足够的强度、钢度和气密性。炉子内壁考虑到受热膨胀，在结构上作相应处理。炉子绝热材料内层采用硅酸铝纤维针刺毯，外层采用岩棉板；在硅酸铝纤维针刺毯和岩棉板之间加一层铝箔以防止气流窜动。

2) 空气循环系统：

该系统是决定产品是否能够达到加热速度和温度均匀性要求的核心系统。根据吨位或炉卷分区，一般来说，每个区设1台大风量高温离心风机（电机采用变频器变频调速），使炉内气体定向循环，并可使炉内循环气流的速度根据工艺情况改变。该系统不但具有节能、降低

噪音、改善炉子特性、延长皮带寿命等优点，且可使炉气温度的均匀性达≤±3℃。

3) 导流装置：

导流系统主要包括水平导流板和垂直导流板，水平导流板和垂直导流板之间为450倒角连接，可改善气流分布情况，提高炉膛特别是上部区域的温度均匀性。炉膛两侧的垂直导流板上设有喷出口，由喷出口喷出的热风吹到卷材端面上，提高了炉气与卷材之间的对流换热效果，加快了卷材的升温速度。

4) 吹洗及排气系统：

该系统主要是用来及时排除制品在受热产生的挥发物（主要是轧制油和低粘度的油品）。由于上游工序冷轧采用高速轧制，冷轧机吹扫系统特别是国产冷轧机吹扫系统无法将轧制油吹扫干净，一般情况下，铝卷双面残油量超过80mg/m2，如在高温不及时排出这些油品，一方面可能变成很小的油斑附在铝卷表面影响表面质量，另一方面长时间累积高温油品可能会发生箱式炉体爆炸。

吹洗电机采用变频器变频调速，通过调节电机转速改变吹洗风机的风量，吹洗风机的风量可连续调节，风量调节范围可从设置的最小风量到风机额定风量。

5) 燃烧系统及排烟系统：

该系统采用辐射管烧嘴对炉料进行间接加热，辐射管烧嘴安装在炉顶，垂直悬挂在炉子两侧。烧嘴燃烧具有连续调节及On-Off两种调节模式，采用特殊的脉冲控制，使用烧嘴能根据炉温需要进行设定顺序的脉冲燃烧，这样可以充分搅动炉内温度，有利于炉温均匀。

系统设有排烟系统，将燃烧废气物及时排除，以保证烧嘴的连续正常工作。

6) 炉门及密封：

炉门密封采用双刀、双槽密封，密封圈采用硅酸铝编织盘根（内有不锈钢丝），使用新型的断面型式提高了密封效果。

7) 炉门升降及压紧机构：

炉门升降采用链传动方式，将减速机及链轮直接放到炉顶，充分发挥链传动平稳，定位精度高等优点，炉门导向采用导轮加导轨形式，使炉门升降平稳；炉门压紧是通过4个气缸(位置控制)实现的；同时设有手动炉门压紧螺栓，以确保压缩空气管路出现故障时炉门仍能维持一定的气密性。

8) 冷却水系统：

用于向循环风机的水冷轴承座、炉门框提供冷却水，进水处留有转接车间消防用水的予

留接口，防止停水造成生产事故。

9) 控制系统：

炉门、台车全部采用电动，有操作控制台，操作人员能方便地控制炉门、炉车运行。炉门、台车有行程控制，到限定极限位置能自动停止运行，以确保安全。

燃烧系统有全套的点火，大、小火运行、检测、熄火报警，熄火切断和再点火功能，且每区各有一个独立的控制箱，能够做到单独控制。每个控制箱接口可和仪表间温控仪连接，使整套系统全部做到自动控制。

管路参数采用自动控制。助燃空气和燃料的管路压力可设定并自动调节，使助燃空气和燃料量控制在最佳比值，保证达到较高的燃烧效率，消除不完全燃烧。

炉压自动控制，通过压力变送器把炉膛压力信号与设定值比较，把信号传到烟囱的执行器，通过改变烟囱的开度自动控制炉膛内的压力。

炉内温度控制采用先进的数显温控仪，它和测温元件、烧嘴通信，具有高精度、高灵活性、抗干扰性和高可靠性。温控系统可对热处理生产工艺曲线进行自动计算、操作、显示、储存，实现全过程控制。

在仪表柜上设有温度、炉压、各烧嘴、各管路参数的操作值显示和异常情况报警及紧急保护措施，确保操作安全。

3 燃气退火炉与电阻加热式退火炉比较

1）加热单元

国内燃气退火炉是在电阻加热式退火炉设计和制造日趋完善的基础上，经过逐步消化国外先进的同类炉型资料，再根据国内实际情况研发的，因此它秉承了电阻加热式退火炉优点和我国退火炉设计人员智慧的结晶。

燃气退火炉和电阻加热式退火炉最根本的区别在加热单元。电阻加热式退火炉在加热单元采用卡口式加热器，一般情况下，卡口式加热器安装在炉顶，垂直悬挂在炉子两侧，它由螺旋形加热元件和陶瓷耐热绝缘件组成。而燃气退火炉也是将烧嘴布置在炉顶上，一般每区设4个燃嘴，烧嘴采用特殊的脉冲方式进行控制，用燃气加热其加热速度比电阻加热更具有可调性。

2）生产能力

退火炉的生产能力是与其所退火的制品品种和状态要求有直接的关系。一般来讲，燃气加热速度比电阻加热要稍快一些，而且更具有可控性，燃气退火炉相对电阻加热式退火炉具