连续热镀锌生产线退火炉设计浅析

目录

一.概述 (1)

二.热镀锌线中退火炉工艺 (2)

三.退火工艺的确定 (2)

四.炉型选择 (3)

1. 产品的规格和品种 (4)

2. 退火炉的生产能力 (4)

3. 带钢热处理的要求 (4)

4. 带钢表面质量的要求 (5)

5. 事故处理 (5)

6. 厂房的要求 (6)

五.烧嘴选型及燃烧控制 (6)

六.带钢张力分布与控制 (7)

七.带钢质量控制 (8)

1. 防止炉辊结瘤技术 (9)

2. 防止带钢跑偏技术 (9)

3. 防止带钢产生热瓢曲技术 (10)

八.内衬结构 (11)

九.节能技术 (11)

1. 预热助燃空气 (11)

2. 预热带钢 (11)

3. 生产热水或蒸汽 (12)

十.结语 (12)

连续热镀锌生产线退火炉设计浅析

一.概述

镀锌是目前应用最广泛的板材防腐方法，连续热镀锌则成为当今世界发展最快的镀锌技术。连续热镀锌方法主要有森吉米尔法/改良森吉米尔法、美钢联法、柯克-诺尔特法（即惠林法）、塞拉斯法四种。世界各国的连续热镀锌生产线采用森吉米尔法的最多，美钢联法广泛用于生产汽车用钢的连续热镀锌生产线上。改良森吉米尔法和美钢联法的主要区别在于前者采用了无氧化加热段（NOF或DFF），而后者采用间接加热。镀锌板主要用于建筑、汽车、轻工、家电、商品包装及农牧渔业。随着国民经济的飞速发展，市场对镀锌板的需求大幅度增加，估计到2005年我国镀锌板的产能将达到1200万吨以上。

首钢目前已建成一条年产17万吨的1#连续热镀锌生产线，还有一条年产36万吨的2#连续热镀锌生产线在建，此两条生产线均采用美钢联法，由比利时CMI公司技术总负责。通过对这两条生产线关键设备退火炉的转化设计，笔者认为掌握和应用连续退火炉技术有很深的学问，本文将通过退火工艺制定、炉型选择、烧嘴选型及燃烧控制、带钢张力分布与控制、带钢质量控制、内衬结构、节能技术等几个方面探讨一下连续退火炉的工艺和结构设计。

二.热镀锌线中退火炉工艺

冷轧或热轧带钢进入退火炉后，首先经过预热段将带钢预热带一定温度，然后进入加热段将带钢加热到再结晶温度之上，接下来在均热炉中保温、均热，使再结晶进行完全，并把带钢表面还原成活性铁状态，然后经喷射冷却炉把带钢冷却到入锌锅的温度，这就是退火炉的一般工艺过程。由此可见，退火炉在连续热镀锌生产工艺中一般有以下三个作用：一是完成晶粒的回复、再结晶；二是清洁、还原带钢表面，使之达到适宜镀锌的状态；三是加热带钢到入锌锅的温度。

三.退火工艺的确定

带钢在退火炉中的加热、均热、冷却必须按一定的退火工艺曲线来进行，不同品种带钢的退火曲线是不同的，退火曲线所描述的就是退火周期。

对于冷轧基板的退火周期，研究和实践都很多，因此有较为成熟的退火曲线可以借鉴，一般的退火周期如图1所示。首钢目前的两条退火炉均采用此退火周期。

对于常规热轧基板来说，热轧已经完成了晶体组织的形成，退火炉的作用只是将带钢表面处理成适于镀锌的状态，而对晶粒没有考虑，所以带钢一般的加热温度为550℃[1]。

而对于短流程热轧基板，根据唐钢、邯钢热轧热镀锌线借鉴法国斯坦因公司和美国电炉公司的经验，退火温度因热轧卷的卷取温度而异[1]。

⏹

卷取温度在700℃以上时，退火温度为600℃左右； ⏹

卷取温度在600～680℃时，退火温度为650～680℃； ⏹ 卷取温度在600℃以下时，退火温度为680～700℃。

四. 炉型选择

热镀锌连续退火炉炉型大致可分为卧式、立式和立卧混合式（即L 形炉）三种。一般根据以下几个因素来选择热镀锌连续退火炉的炉型。

图1 带钢退火工艺曲线

050100150200

250300350400

Distance into Furnace (M)

S t r i p T e m p e r a t u r e (D e g C )

1.产品的规格和品种

一般卧式炉可生产的钢种较少，只有CQ、DQ级，立式炉可生产的品种较多，CQ、DQ、DDQ、EDDQ、FH、IF 等品种都可生产，L形炉可生产CQ、DQ和HSLA等钢种。在卧式炉中，带钢和炉辊为线接触，它不受冷轧带钢规格的限制；而在立式炉内，带钢和炉辊的接触有一定的包角，一般为180°。带钢越厚，要求炉辊直径就越大。因而，立式炉对带钢的厚度有一定的限制。从此方面考虑，卧式炉较立式炉有更强的适用性和灵活性。

2.退火炉的生产能力

机组的年处理量在20～25万吨以下或退火炉能力在60t/h以下，多选择用卧式炉；年处理量在20～25万吨以上或退火炉能力在90t/h左右，多选择用立式炉。L形炉的生产能力只比卧式炉稍高一些。

3.带钢热处理的要求

有些品种的带钢需要较长的均热时间或较长的过时效时间，带钢在这些炉段的长度就较长。一般而言：

⏹当带钢在炉长度小于150m时，可选用卧式炉

⏹当带钢在炉长度大于150m时，可选用立式炉；

⏹L形炉可根据实际要求用于带钢在炉长度大于100m

而小于200m的情况。

4.带钢表面质量的要求

在卧式炉中，带钢和各炉辊之间为线接触，容易产生相对滑动，使带钢表面上的残余铁粉脱落而粘在炉辊上，造成炉辊表面结瘤而划伤带钢。在立式炉中，炉辊数量相对较少，带钢和各炉辊之间为面接触，不易打滑。炉辊分别处于上下炉辊室内，炉辊的环境温度较低并与带钢温度尽可能地接近，加之炉辊表面的喷涂，改善了炉辊表面的粗糙度，可有效地防止炉辊结瘤，减少带钢划伤。此外，炉辊制作成不同的凸度，带钢在一定温度下反复缠绕在各炉辊上，既起到了防止带钢跑偏的作用，又有利于改善带钢板形。

因此，在以建筑、家电业为主要产品的连续退火多采用卧式炉和L形炉，在以汽车板为主要产品的连续退火多采用立式炉。

5.事故处理

炉型不同，当发生炉内断带事故时，处理的难易程度和所需的处理时间有很大的差别。卧式炉发生断带，最易处理，处理时间最短，一般在l～4小时左右；而立式炉的处理时间一般在13～24小时；L形炉根据断带位置的不同，一般需要8～13小时。