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连续热镀锌线的退火炉工艺以及节能技术

发布日期:2018-06-01 作者: 点击:

  热镀锌前的退火工艺,对热镀锌板的质量及性能起至关重要的作用。本文介绍了连续镀锌线退火炉工艺控制技术及节能技术的应用。

  l 绪论
  在带钢连续热镀锌机组中,连续退火炉是带钢连续热镀锌工艺段主要工序之一,也是机组的心脏。它将完成带钢热镀锌前的退火工艺,对热镀锌板的质量及性能起至关重要的作用。其技术水平的高低直接影响到热镀锌产品的质与性能。冷轧钢带通过退火完成以下功能:①使带钢在退火炉内消除轧制应力,改善力学性能。并逐步保温,冷却到镀锌温度。②清洁带钢表面。将钢带表面上的轧制油等污物通过加热过程中的扦发,燃烧而去除。③在完成退火过程的同时,钢带表面的一层为氧化膜被炉内氢气还原成纯铁层,为热镀锌准备好具有良好附着力的表面。④保持和改善镀锌钢带板形。目前,热镀锌退火技术的发展丰要表现在:① 退火炉工艺控制技术(包括温度、张力、均衡冷却控制技术)。②炉内带钢防瓢曲、跑偏及自动纠偏技术。③节能技术等。
  2 退火炉工艺控制技术
  (I)温度控制技术。退火炉温度控制包括两方面:一是板温控制,二是炉温控制,板温控制是镀锌.1:艺的关键,对于连续卧式炉来讲,炉温控制也足重要的一环。实践证明,由于不同的加工成形性是带钢具有小同的再结晶温度。因此,对于某一种产品应该结合使用情况确定出最佳的再结晶温度。那么对于不同的钢铁企业,要根据本身原材料的材质,加工成形方式及其最终用途确定热镀锌连续退火温度,这关系到镀锌产品的性能和表面质量问题,是镀锌工艺的基础。图1表示的是不同产品的理论退火温度,仅供参考。另外,炉膛温度也对镀锌产品表面质量起到很火作用。对于改良森吉米尔法热镀锌线,在NOF段炉膛温度愈高,越有利于板面上油污及杂质的清除。而且实
践证明高炉温能保证NOF段的无氧化气氛,尽可能避免带钢的二次氧化,有利于RTH段还原作用的进行。但是温度控制要遵循高炉温、低板温原则。具体来说,出直燃加热段最后的加热区炉温要达到1200℃左右,但板温要控制在650"C左右,对于热轧板镀锌控制在550"C左右,这样既能避免钢带高温变形,又保证无氧化加热气氛。
  (2)炉内张力控制技术。带钢在高温区强度低,容易变形,承受的张力不能太高,需防止热瓢曲;在低温区,由于带钢的强度相对较高,能以较高的张力防止跑偏。热镀锌工艺段分为退火炉区和镀层区。在镀层区,带钢出锌锅到冷却塔顶的高度一般为40m以上,由于高度高,并且有气刀和冷却风机的作用,带钢容易抖动,为了保证镀层厚度的精确和均匀,要求带钢抖动小,所以镀层区带钢的张力要求较高。而在退火炉区,尤其是加热段和均热段,带铡温度很高,则要求带铡以低张力运行,以防 带钢变形和断带。在退火炉的炉鼻子入口设热张力辊,将退火段和镀层段的张力断丌,使带钢在炉内以低张力运行,在镀层段以高张力运行。
  (3)均衡冷却技术。带钢经过加热段, 均热还原段温度要达到700~850℃,而经过冷却段要降到入锌锅温度,一般在46O~480℃ 。若带钢较厚,带铡核心温度一般要高出表面温度50"C左右或者更高,这种现象称作核心热。这会直接影响冷却段测温的准确性, 若其一直维持到出锌锅,会使合金层加厚,导致锌层韧性下降,脆性增加。对于卧式炉来讲,快速冷却要求在第一区或第二区进行强制冷却到镀锌温度460~480℃ ,在以后的各区段保
温,维持这个温度进入锌锅,这样可以促使钢带横断面的温度均匀,增强锌层的粘附性。

3 炉内带钢防瓢曲.跑偏及自动纠偏技术
  在工艺速度不大于120m/min的带钢连续退火线、连续镀锌线机组中,勉强可以不设置立式连续退火炉的炉内纠偏系统,但要求炉内转向辊位置精度高,钢带板形较好,而这一点有时较难保证。随着现代化的带钢连续退火线、连续镀锌线机组工艺速度越来越高(150~450m/min),连续退火炉中的炉内纠偏系统不但已必不可少,而且有
时需多套系统组合才能保证机组的高速运行。炉内纠偏系统有其鲜明特点,自动纠偏技术是钢带连续退火炉的关键技术。炉内纠偏系统主要由3部分组成:纠偏执行机构、钢带位置偏移检测装置和纠偏炉辊机构,纠偏辊应设置在最易跑偏的位置上。图2是一套 辊和双辊混合纠偏系统示意图。在立式炉内,在加热段的前几个行程, 由于钢带温度变化较大,炉顶辊易产生凸度,负凸度将引起钢带跑偏。因此,在加热段第3或第4个炉顶辊上设一套纠偏装置效果较好,在均热段和均衡段设置一套纠偏装置也是必要的。相对来说,双辊纠偏效果要好于单辊纠偏。
  4 节能技术
  能源是国民经济最重要的物质资源之一,也是人类社会发展的基础,节能已成为我国经济建的重要国策。而退火炉又是连续热镀锌生产线的重要耗能设备,其能耗占整条生产线的70%~80%左右, 因此退火炉的节能显得非常重要, 是企业降低成本、节约能源、增加经济效益的重要途径。下面,我们着重研究一下退火炉的节能技术。
(  1)余热同收技术。退火炉的排出的废气温度达到900 1050℃,在现代化镀锌线中,不论是改良森吉米尔法还是美钢联法,其节能的主要方向都是如何回收排出废气中的热量。在现代化镀锌线中,主要采用的回收方式有:①在加热段设置废气回收装置,改良森吉米尔法是直接利用高温烟气预热带俐,美钢联法则需先用高温烟气加热保护气体,再用保护气体预热带钢。
  ② 利用高温烟气通过空气预热器加热助燃空气,这样可以提高燃烧效率,降低能源消耗。
  ③ 设置二次燃烧设备。镀锌生产过程中退火炉内气氛为15~20%氢气和8O~85%氮气,且退火炉的NOF(无氧化)段的燃烧是欠氧燃烧(空燃比为0。98以下),气体燃烧不充分,因而有剩余的可燃气体。二次燃烧的实现,主要是制二次燃烧空气流量,一般燃烧系统的最佳燃烧段在m=1.02~1.10(空气过剩率)左右,空气过剩率如果增大,多余的空气将带走一部分热量,反而降低烟气温度。反之,则燃料不完全燃烧,造成能源浪费。目前大部分的镀锌
线都设有上述节能方式,要想提高节能效率,可以更换高效空气预热器,并加强炉壁绝热性能。但是,最后经过上述换热后的烟气仍有4o0~500~C的温度,还可以进一步回收利用。例如某一镀锌线在烟气管道上设置了一套翅片管式对流换热器,利用脱盐水产生蒸汽,用于加热镀锌线脱脂槽、干燥器等用途,这样可以节省一部分介质成本,从而降低了吨钢成本。
  (2)辐射管蓄热式燃烧技术。在现代化镀锌线上,越
  来越多地使用了辐射管蓄热式烧嘴。与普通烧嘴相比,蓄热式烧嘴能大幅度降低能耗。这是因为蓄热式燃烧系统能将高温烟气的物理热量最大限度地回收,并同时将助燃空气预热~8oo~c以上,烟气排放温度降~U200℃ 以下。同时烟气中的N0X和C0。的排放浓度大幅下降,减少环境污染。此外,蓄热式烧嘴的使用寿命也比普通烧嘴长。
  (3)完善控制系统功能。在生产线调试过程中,完善自动控制系统,增强炉温控制,燃烧控制和炉压控制的快速性、准确性,与先进设备相配合,提高燃料利用率。控制系统应实现以下功能:①根据现场仪表检测调节执行系以获得炉子工作参数设定值的闭环控制。② 风机启动、停止及退火炉内气氛吹扫程序的逻辑控制,烧嘴点火逻辑控制,煤气、氢气系统和水冷系统的安全监测。③ 操作参数、介质消耗及生产统计的显示和记录。④ 事故、生产报告的逻辑控制。⑤ 完善热工制度,能够根据带钢实际情况和数据库存储自动确定退火炉参数的设定值。实现了以上控制功能可以发挥炉子的最大功效,降低炉子单耗。

5 结束语
  现在世界上已投入运行的带钢连续热镀锌生产线正向着高速(超过200 m/min)、高产(超过40万吨/y)、处理宽(超过2lOOm)、带钢厚(超过6mm)的现代大型带钢连续式热镀锌生产线发展。在产品上主要是朝着汽车用镀锌板、无铝热镀锌板的方向开拓。热镀锌板的市场将不断扩大,前景将更为广阔。而退火炉作为连续镀锌线的关键,不论是从工艺控制, 还是节能环保等方面, 都是今后关注的重点。
  公司经营秉承以技术为先导,以质量为根本,为用户提供一流的产品,加热炉、深井炉、焙烧炉、隧道式焙烧炉、燃气退火炉、燃气加热炉、蓄热式加热炉,大型台车炉 等系列产品,我公司依然凭这位客户着想的理念严格按照公司标准生产。


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