热镀锌机组立式退火炉现代技术特点综合分析

热镀锌机组立式退火炉现代技术特点综合分析

摘要：科技的进步，促进工业建设得到快速发展。随着近些年以来全国钢铁市

场的持续回暖，工业技术也在飞快的发展，各个行业也展现出对镀锌板需求量是

越来越大，品相的要求也非常高，这样就促使了热镀锌钢板生产线工艺技术水平

和设备装备水平的提高。本文就热镀锌机组立式退火炉现代技术特点展开探讨。

关键词：立式退火炉；现代技术特点；革新路线

引言

立式退火炉是热镀锌生产线上的核心设备。带钢在这里经过预热、加热、均热、冷却、均衡等工艺过程完成再结晶退火。退火段对热镀锌板的质量及性能起

着至关重要的作用。

1 立式连续退火炉在热镀锌生产线上的作用

带钢连续热镀锌生产线上的热镀锌基板经过退火炉要达到2个目的:（1）带

钢在退火炉内要加热到一定的再结晶温度，并经过均热、保温，实现再结晶退火

来消除轧制应力，恢复晶粒组织，提高钢基塑性，并使带钢被冷却到入锌锅的温度，实现热镀锌的目的。（2）使带钢具有一个清洁的无氧化物存在的活性表面，使其具有很高的镀层附着能力，并且让带钢密封地进入锌锅中进行热镀锌。目前，生产厂家的热镀锌机组的连续退火工艺有一些差别，这是因为各个厂家的原料成

分差别很大，同时各个厂家的产品内控标准也不同，原料成分及处理后产品性能

指标值直接影响着连续退火工艺的采用。

2 热镀锌立式退火炉的工艺技术及PLC系统配置方案

热镀锌机组中退火炉的工业作用主要有三个:一是恢复带钢的工艺塑造性，消

除因为前道工序由于冷加工而产生的硬化，能够改善带钢的机械性能，为后道工

序的生产和加工提供质量保证;二是清除带钢表面的杂质，将带钢表面的因轧制附

着在表面的油污通过加热过程使其燃烧挥发，让带钢保持清洁表面进入锌锅;三是

作为最终的产品热处理过程，控制其自身性能，能得到不同强度的塑性组合，产

出不同的软、硬状态的热镀锌产品。在生产过程中，通过退火炉的加热、保温和

冷却的热处理过程，使钢发生固态转变而在结晶退火，原子晶格完全重组，借此

来改变其内部结构，从而达到改善力学性能目的。同时在氢氮保护气氛下，带钢

表面的氧化膜被氢气还原成多孔状，以利于热镀锌更好的附着。最后在冷却段被

冷却到入锌锅最佳的温度。

3 热镀锌立式连续退火炉的炉段配置特点

以国内某新建的带钢热镀锌立式连续退火炉为例，介绍立式连续退火炉的工

艺炉段配置特点及加热和冷却工艺。该立式连续退火炉主要由入口密封室、预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、均衡段及出口炉鼻组成。（一）加热装置。（1）预热段采用烟气预热的氮氢混合保护气氛性气体喷吹加热带钢，保护

性气体使用循环风机鼓吹入炉内的风箱，风箱位于带钢表面两侧。（2）加热段

和均热段采用W型辐射管加热，辐射管使用燃烧煤气的烧嘴，配置W型辐射管

及烧嘴各180套，烧嘴单机功率165kW。（3）均衡段采用挂在炉墙上的电阻带

及电辐射管进行带钢补热。（二）冷却装置。（1）缓冷段炉膛内设置喷箱冷却，采用循环风机将氮氢混合保护气氛性气体通过喷箱上的喷缝喷吹到带钢表面冷却

带钢，气体经循环风机抽出炉膛后通过水冷换热器冷却后再循环喷吹到带钢表面，冷却带钢。（2）快冷段炉膛内设置特殊设计的高速冷却喷箱，采用经水冷换热

器冷却的氮氢混合保护气氛性气体喷吹冷却带钢，为了实现高速喷吹冷却，采用

4台大功率的循环风机，4台风机总功率达3300kW。

4 炉系统带钢表面质量控制技术

4.1 炉辊涂层技术

炉辊涂层技术是采用热喷涂技术在炉辊表面喷涂一层特殊涂层，它与铁的亲

和力低、其热膨胀系数与炉辊基体材料相匹配，具有耐高温氧化、耐热震、耐磨

损等优点，能防止炉辊表面产生积瘤，因而能获得表面质量良好的钢板。根据炉

温的不同选择相应的涂层材料。加热及均热段涂层采用LCO-56，预热、快冷、均

衡及热张室等段采用CrC-1。随着新型涂层研究应用的发展，硼化物系列金属陶

瓷粉末将取代氧化铬粉末，得到更为广泛的应用。

4.2 气体分析仪表的选择和控制

分析仪器是用来测定物质的组成、结构及某些物理特性的仪器。通过气体分

析仪可以知道生产过程中的原料、中间产品以及成品的质量。这种控制方式比其

他控制参数(如温度、压力、流量等)要直接的多。特别是与控制系统进行配合后，将成分参数与其他参数综合进行分析处理，会更容易提高调解品质，达到优质、

高产、低耗的目的。退火炉上气氛测量装置有露点仪、百分氧分析仪、微氧分析仪、露点仪。虽然炉内出口部位安装有辉光加热器(消耗多余的氧气)，这样是仅

仅不够的，还必须通过氧气分析仪不间断的测定炉膛内的氧气含量，以便及时发

现问题，迅速采取相应的措施、杜绝事故的发生。该套分析系统分别对镀锌退火

炉的预热段、加热段、喷冷段、的微量水、常量氧、常量氢、微量氧进行分析。4.3 锌灰抑制技术

锌灰缺陷是连续热镀锌钢板的一种常见板面缺陷。出现的频率远远高于其他

锌渣类缺陷。因此，锌灰抑制技术成为高品质带钢表面质量不可或缺的关键技术。应用保护气加湿系统，适当提高炉鼻子处露点，可有效抑制锌蒸汽的挥发，防止

在炉鼻子内产生锌灰；在设置密封挡板或隔离段，可有效将产生的锌蒸汽隔离，

防止锌灰进入热张室和均衡段；提高炉子控温精度和稳定性，严格控制带钢入锅

温度，防止形成大量锌渣，上浮到炉鼻子处形成锌灰。因此，精确控制炉鼻子处

露点、带钢入锅温度及设置隔离段有利于带钢表面质量。

4.4 样气处理系统的控制和集成

样气处理系统是通过采样泵从炉体中取出处于生产中炉内气氛的样气，使其

成分符合分析仪对炉内气体检查的要求，再送入分析仪。为了保证能连续自动的

供给分析仪合勺过程，正确白格样品而不影响生产的过项方式，可能会使仪器不

勺取样方式并进行预处理是相当重要的，如果忽略这能正常运转而更会损坏仪器

仪表。

5 节能措施

在时下大力倡导节能生产的背景下，退火炉节能技术及应用越来越受到人们

重视。是企业降低成本、增加经济效益、提高核心竞争力的重要途径。（1）利

用烧嘴控制方式节能。时序脉冲燃烧控制始终在最大功率状态下工作，在最大限

度降低了空气燃烧过剩的同时，保持空煤比恒定。提高了燃烧效率，因此降低了

炉子的能源消耗，比普通调节系统节能约10%。（2）利用轻型、模块化耐火材

料节能。轻型耐火材料热惰性小，不仅可实现快速升温，而且可减少加热设备装

机量；模块化耐火材料锚固钉不直接与炉内气氛接触，可减少热传导散热，从而

实现节能的目的。（3）利用改变加热方式节能。利用少无氧化加热方式，不仅

可以提高热效率，而且可以实现快速加热；采用非电热式的辐射管加热，对电能

的节省是相当可观的。