CN101435018B - 一种热镀锌退火工艺和高温退火炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金技术领域，是热处理的方法，特别一种镀锌线采用的热镀锌退火工艺和高温退火炉。将带钢在无氧化蓄热式加热炉中加热；加热后的带钢进入不供热的保温炉，使带钢完成还原、再结晶退火；完成再结晶退火后，带钢进入快速冷却段，冷却后经转向辊室进入锌锅。退火工艺所使用的高温退火炉包括无氧化蓄热式加热炉、不供热的保温炉和快速冷却段。本发明可降低一次投资成本30％以上，同时节能30％以上。可以广泛应用在镀锌线的热镀锌退火工艺上。

Description

一种热镀锌退火工艺和高温退火炉

技术领域

本发明属于冶金技术领域，是热处理的方法，特别一种镀锌线采用的热镀锌退火工艺和高温退火炉。

背景技术

传统镀锌工艺中，拥有各种退火工艺，比较著名的有全辐射管的美钢联法；利用无氧化明火将带钢直接加热到退火温度的Selas法；无氧化明火将带钢加热至相变温度以前，用于去除轧制乳化油的改良森吉米尔法。

Selas法宗旨就是将带钢在控制气氛的无氧化炉中直接加热到退火温度，接较短辐射管均热炉，但该加热炉和均热炉需要分段供热，带钢完成均热后进入冷却段；达到缩短炉长、节约成本的目的。

改良森吉米尔法宗旨就是将带钢在控制气氛的无氧化炉中加热到680℃后，接较长的辐射管加热炉和辐射管均热炉，带钢完成均热后进入冷却段；达到在无氧化炉中蒸发轧制乳化油、缩短炉长、节约成本的目的。

传统工艺曲线见附图1：带钢在控制气氛的无氧化炉中加热到680℃，在辐射管或马弗加热炉中继续加热到730-780℃，在辐射管均热炉带钢完成均热后进入冷却段，快速冷却至460-480℃。

上述二种无氧化炉的共同特点都是利用明火无氧化炉来提高产量，缩短炉长，提高能源利用率。其功能除燃烧气氛为不完全燃烧的无氧化控制气氛外，还必须将未燃烧的成分烧掉，因此出口设有辅助燃烧设备。

传统的无氧化炉见附图2：控制空燃比的供热烧嘴1，空气过剩系数为0.92；补燃用烧嘴2，补入剩余的空气，将未燃烧的成分烧掉。

需要强调的是明火无氧化炉为带钢提供了最少75％以上的热量，而辐射管加热炉和辐射管均热炉仅用小于25％的供热来完成带钢的保温及不同钢种退火温度的升温(CQ730℃，DQ780℃)。带钢进入高温区后为有效避免被加热表面的氧化和脱碳，这就要求燃烧系统产物与被加热物体完全分开，因此均热炉多采用辐射管或马弗加热方式。

其存在如下问题：

1)传统热镀锌工艺为前无氧化加热炉将带钢加热到680-730℃后，后续辐射管或马弗炉完成带钢的二次升温，设备繁琐，投资较大。

2)上述背景技术是传统的热镀锌退火工艺，已经广泛应用于各种镀锌生产线，技术成熟；但针对带宽较小(带宽小于500mm)的生产线为解决投资的问题，多在均热段采用传统再加热的马弗炉，由于马弗炉受到高温再加热的局部热点影响，会出现频繁的温度波动，其寿命往往较短，致使生产线不能稳定运行；设备二次投入较大，生产维护量较大。

3)受到马弗炉长度的限制，传统的退火炉根据马弗炉的长度，会分为数个单独的加热炉，又受到热回收设备的限制，排烟温度较高，热能利用率很低。

4)目前蓄热式燃烧技术的发展已经进入了非常成熟的阶段，但在保护气氛的退火炉上大量实现蓄热式燃烧尚无先例。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种热镀锌退火工艺和高温退火炉。将带钢在无氧化蓄热式加热炉中加热；加热后的带钢进入不供热的保温炉，使带钢完成还原、再结晶退火；完成再结晶退火后，带钢进入快速冷却段，冷却后经转向辊室进入锌锅。可降低一次投资成本30％以上，同时节能30％以上。可以广泛应用在镀锌线的热镀锌退火工艺上。

本发明通过如下方式实现：a)将带钢在控制气氛的无氧化蓄热式加热炉中加热到780℃或者更高；b)加热后的带钢进入不供热的保温炉，该保温炉通入氨分解气体，使镀锌带钢处于75％氢气的强还原气氛中，完成还原、再结晶退火；c)完成再结晶退火后，镀锌带钢进入快速冷却段，冷却到460～480℃经转向辊室进入锌锅。

退火工艺所使用的高温退火炉包括无氧化蓄热式加热炉、不供热的保温炉和快速冷却段。无氧化蓄热式加热炉提供100％的供热，带钢的加热是通过炉体耐火材料及不完全燃烧废气的综合辐射完成加热的。燃烧室完全独立于炉膛和带钢的位置，是外置的燃烧室。外置燃烧室以通道与炉膛相通，燃气在供热燃烧室采用无氧化燃烧方式，燃烧产物出供热燃烧室后进入炉膛，通过炉顶及炉气的综合辐射对带钢进行加热，然后进入处于蓄热状态的燃烧室，完成热量回收。后续保温炉不再供热；保温炉和后续快速冷却段的结构在安全考虑上最大限度适用于高氢还原气氛；其结构都是考虑在高氢气含量下，不产生安全隐患。

本发明工艺的退火曲线完全不同于传统热处理工艺，不设二次升温的再加热炉，配合绝热性能良好的保温炉隔热层，使钢带温度下降缓慢，带温的缓慢下降是由于炉体散热造成的，退火时间完全根据退火后的带钢机械性能而定，从而达到节能和降低设备投资的作用。

本发明可降低一次投资成本30％以上，同时节能30％以上。

附图说明

图1为传统镀锌工艺的退火温度曲线图；

图2为传统补燃式无氧化炉示意图；

图3为本发明镀锌工艺的退火温度曲线图；

图4为无氧化蓄热式原理图；

图5为本发明的高温退火炉全线布置图。

图中：件1为供热烧嘴，件2为补燃用烧嘴，件3a、3b为左侧蓄热器和右侧蓄热器，件4a、4b为左侧燃烧室和右侧燃烧室，件5a、5b为左侧补燃烧嘴和右侧补燃烧嘴，件6为炉膛，件7为换向阀，件8为保温炉，件9为快速冷却段。件10为无氧化加热炉。

具体实施方式

下面结合附图3、4和5对本发明的具体实施例作进一步说明：

1)高温退火炉包括无氧化蓄热式加热炉10、不供热的保温炉8和快速冷却段9。

无氧化蓄热式加热炉10：该加热炉设有成对布置的独立于炉膛的外置燃烧室4a、4b，分别成对设在炉膛6两侧，成对的外置燃烧室的蓄热器3a、3b外接换向阀7，通过换向阀7进行控制，轮换成为供热燃烧室和蓄热燃烧室；空气过剩系数控制在0.9左右，燃气在供热燃烧室采用不完全燃烧的无氧化燃烧方式，燃烧产物出供热燃烧室后以不完全燃烧的状态进入炉膛，对带钢进行加热。加热炉的蓄热器，包括空气蓄热器和煤气蓄热器，根据燃料情况也可采用助燃空气单蓄热。蓄热体为蜂窝砖或蓄热球；支撑体，为金属铸造的多缝炉篦子，炉篦子对蓄热体的支撑，可确保气流畅通。由左侧燃烧室4a燃烧，右侧燃烧室4b蓄热为例进行说明，燃料及助燃空气首先进入蓄热器3a进行预热，然后进入左侧燃烧室4a进行混合燃烧，在左侧燃烧室4a中完成不完全燃烧的燃烧产物进入炉膛6之后，通过炉体及炉气对带钢进行加热，此时炉膛6内的气氛为不完全燃烧的无氧化气氛，燃烧产物在完成对带钢加热后进入处于蓄热状态的右侧燃烧室4b，由补燃烧嘴5b在进入蓄热器3b前补入剩余空气量，将没有燃烧干净的烟气烧干净，然后进入处于蓄热器3b，完成热量回收。经过一段时间后通过换向阀完成气流往复换向。下一个过程的状态改变为右侧燃烧，左侧蓄热。燃料及助燃空气首先进入蓄热器3b进行预热，然后进入左侧燃烧室4b进行混合燃烧，在左侧燃烧室4b中完成不完全燃烧的燃烧产物进入炉膛6之后，通过炉体及炉气对带钢进行加热，此时炉膛内的气氛为无氧化气氛，燃烧产物在完成对带钢加热后进入处于蓄热状态的燃烧室4a，由补燃烧嘴5a在进入蓄热器3a前补入剩余空气量，将没有燃烧干净的烟气烧干净，然后进入处于蓄热器3a，完成热量回收。经过一段时间后通过换向阀完成气流往复换向。加热炉的蓄热器，包括空气蓄热器和煤气蓄热器，根据燃料情况也可采用助燃空气单蓄热，蓄热体为蜂窝砖或蓄热球。

带钢是在燃料处于不完全燃烧的过程中在炉膛6中完成加热的，而对未完全燃烧的废气进行二次空气的补入是完全独立于炉膛6的。

进入保温炉8：采用高合金马弗结构，外采用陶瓷纤维毯进行绝热，同时设计为分段结构，便于安装及更换。

带钢经冷却段9：ZL.02252596.3，设计结构适应高氢气环境，同时设计为分段结构，便于安装及更换。

2)带钢在控制气氛的无氧化蓄热式加热炉10中加热到780℃-850℃或者更高；然后进入保温炉8，该保温炉通入氨分解气体，因此该段带钢处于75％氢气的强还原气氛中，完成还原、再结晶退火，该段不再供热，温度降低至680-730℃；完成再结晶的过程后，带钢经冷却段9冷却到480℃，经转向辊室进入锌锅。

100％供热的无氧化蓄热式加热炉10，与后面的炉段完全分开，炉压波动不会对后面的炉段造成影响。

本发明工艺的退火曲线完全不同于传统热处理工艺，将带钢加热到高于传统退火温度100-150℃的水平，然后充分利用带钢自身所携带的显热来完成退火过程中其他炉段的供热要求，而带钢的还原又在高氢气条件下完成，带钢在保温段及快速冷却段的热处理都是在高氢气的环境下完成的，从而达到节能和降低设备投资的双重效果。不供热的保温段，充分利用带钢显热，同时，配合绝热性能良好的保温炉隔热层，使钢带温度下降缓慢，带温的缓慢下降是由于炉体散热造成的，退火时间完全根据退火后的带钢机械性能而定，从而达到节能和降低设备投资的作用。本发明可以广泛应用在镀锌线的热镀锌退火工艺上。

Claims (7)

1.一种热镀锌退火工艺，为无氧化蓄热式高温退火工艺，其特征在于：将带钢在无氧化蓄热式加热炉中加热到780℃甚至更高；加热后的带钢进入不供热的保温炉，该保温炉通入氨分解气体，使镀锌带钢处于75％氢气的强还原气氛中，完成还原、再结晶退火；完成再结晶退火后，带钢进入快速冷却段，冷却到460～480℃，冷却后经转向辊室进入锌锅。

2.一种如权利要求1所述的退火工艺所使用的高温退火炉，其特征在于：高温退火炉包括无氧化蓄热式加热炉、不供热的保温炉和快速冷却段。

3.如权利要求2所述的退火工艺所使用的高温退火炉，其特征在于：无氧化蓄热式加热炉设有成对布置的独立于炉膛的外置燃烧室，分别成对设在炉膛的两侧，成对的外置燃烧室的蓄热器外接换向阀，通过换向阀门进行控制，轮换成为供热燃烧室和蓄热燃烧室，外置燃烧室以通道与炉膛相通，燃气在供热燃烧室采用无氧化燃烧方式，燃烧产物出供热燃烧室后进入炉膛，对带钢进行加热，然后进入处于蓄热状态的燃烧室，完成热量回收，同时完成对不完全燃烧产物的补燃，炉膛内炉气通过换向阀完成气流往复换向，加热炉的蓄热器，包括空气蓄热器和煤气蓄热器，根据燃料情况也可采用助燃空气单蓄热，蓄热体为蜂窝砖或蓄热球。

4.如权利要求2所述的退火工艺所使用的高温退火炉，其特征在于：100％供热的无氧化蓄热式加热炉与后面的炉段完全分开，炉压波动不会对后面的炉段造成影响。

5.如权利要求3所述的退火工艺所使用的高温退火炉，其特征在于：无氧化蓄热式退火炉燃烧室采用不完全燃烧方式，同时还设有对不完全燃烧产物的补燃烧嘴。

6.如权利要求2所述的退火工艺所使用的高温退火炉，其特征在于：不供热的保温炉设计为分段的高合金马弗结构，外包耐火材料。

7.如权利要求2所述的退火工艺所使用的高温退火炉，其特征在于：快速冷却段设计结构为分段结构，内部为高合金钢外密封焊接，外包耐火材料。

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