CN102002559B - 一种罩式炉退火的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种罩式炉退火的方法及装置，包括3～12台罩式炉及配套的系统，罩式炉内设有辐射管，冷却罩式炉内的辐射管预热罩式炉联通，预热罩式炉内的辐射管与冷却罩式炉联通。罩式炉串联操作，分别进行预热、加热和冷却过程，被退火材料通过输送通道依次在预热、加热和冷却罩式炉之间输送，通过保护气循环流动用冷却状态罩式炉放出的热量加热预热罩式炉中的被退火材料。本发明采用保护气体直接加热，省去了加热罩和冷却罩，简化了流程，节省设备投资和操作费用。被退火材料在预热罩式炉中除去表面的脏物，加热和冷却过程在洁净的罩式炉中进行，退火产品的表面质量好。

Description

一种罩式炉退火的方法及装置

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，涉及一种罩式炉退火的方法和装置，具体涉及一种组合式罩式炉退火的方法及装置。

背景技术

材料退火主要有两个基本作用，一是消除加工过程中产生的硬化和残余应力，软化材料，提高塑性，便于进一步加工；二是改变材料的组织结构，获得所需要的晶粒度和晶粒取向性。罩式炉退火是冷轧钢材热处理的主要技术之一，即将几卷钢材叠成垛，用保护罩罩住后进行加热升温，达到规定的退火温度并经保温后再进行冷却。一般罩式炉退火采用单垛式或多垛式，垛好钢材后罩上保护罩，通入保护气，再罩上加热罩，在加热罩和保护罩之间加热，通过保护罩内保护气的流动把热量传递给钢材，加热到要求的退火温度后保温，然后移去加热罩，再罩上冷却罩，用风和/或水冷却至常温。现有钢材罩式炉退火存在的缺点是：退火过程中罩式炉单独加热或冷却，热量不能循环利用，造成了能源的浪费；利用加热罩对保护罩内钢材间接式加热，传热效率低，容易造成粘钢；频繁换罩，运行成本高，劳动强度大，安全性差。

本申请人公告号为CN100582252C的名专利专利公开一种组合式罩式炉退火的方法及其退火炉装置，“至少两台罩式炉串联安装，设有保护气集中加热器和配套的供给装置，用加热后的保护气直接对保护罩内被退火材料进行预热、加热、保温和冷却处理，退火过程中保护气在罩式炉间循环流动，把高温阶段的剩余热量传给下一低温阶段，低温保护气经过冷却阶段返回保护气加热器，浊气经过滤后返回保护气系统使用”。该专利退火过程中的热量循环利用，退火过程不用加热罩和冷却罩，用保护气直接在保护罩内加热或冷却材料，节省费用。但是该专利需要复杂的保护气制备、加热和输送过程，并且热处理时间长。本发明是在该专利基础上的改进。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，进一步提高加热效率，节省能源，简化流程，优化罩式炉退火操作，本发明提供一种罩式炉退火的方法。本发明的另一目的是提供一种实现上述罩式炉退火方法的装置。

本发明提供的罩式炉退火的方法，过程为：将被退火材料吊放在料架上，置于罩式炉内，在保护气体的存在下进行加热退火。3～12台罩式炉串联操作，分别进行预热、加热和冷却过程，被退火材料通过输送通道依次在预热、加热和冷却过程的罩式炉之间输送，通过保护气循环流动，用冷却罩式炉放出的热量加热处于预热罩式炉中的被退火材料。保护气体的组成为氢气和/或氮气，氢气和氮气的体积比为：0～100∶100～0。

被退火材料为：冷轧带钢、冷轧卷钢、钢材制品、合金材料及制品、铝制品、铜制品、铸件、锻件或焊接件。罩式炉分为低温预热罩式炉、高温预热炉、加热罩式炉、高温冷却罩式炉和低温冷却罩式炉。低温预热罩式炉的预热温度为200～220℃；高温预热炉的预热温度为380～420℃；加热罩式炉的加热温度为600～800℃；高温冷却罩式炉的冷却温度为400～500℃和低温冷却罩式炉的冷却温度为200～250℃。据工艺要求发定各罩式炉的操作温度。

本发明提供的罩式炉装置包括：罩式炉及配套的保护气系统、加热系统和排放系统。罩式炉设有炉罩、炉台，炉罩内设有风扇、料架，炉罩顶部设有吊挂被退火材料的吊链。3～12台罩式炉串联安装，1～4台预热罩式炉、1～4台冷却罩式炉和1～2台加热罩式炉。炉台下部设有输送被退火材料的输送通道，罩式炉体与输送通道之间设有密封阀门。预热罩式炉和冷却罩式炉内设有辐射管，冷却罩式炉内的辐射管通过热风管路与预热罩式炉连通，预热罩式炉内的辐射管通过热风管路与冷却罩式炉连通，罩式炉内料架周围设有隔板，隔板可以上下移动。加热罩式炉设有烧嘴和/或电加热设备。

料架设有2～10层料盘，每层料盘用吊链吊挂在上一层料盘上，每两层料架之间设有横向风道。料架中间设有中间风道，中间风道设有中间隔板，中间隔板能够上下移动。电加热设备为电阻带、电炉丝或碳棒，不排除其它的电加热设备。辐射管为蛇形管、直管或波纹管。输送通道内每两台罩式炉之间设有插板阀。作为备用，预热罩式炉和冷却罩式炉之间设有循环风机，所述循环风机的入口和出口与热风管路连接，用于保护气体强制循环。

与现有技术相比，本发明的优点是，多台罩式炉组合在一起操作，通过保护气流动，用冷却过程罩式炉放出的热量加热处于预热过程罩式炉中的被退火利料，充分利用热能，提高退火效率。退火过程只用一层炉罩，用冷却过程的保护气直接加热预热过程的被退火材料。由于不用隔焰加热，省去了加热罩和冷却罩，简化了操作过程，节省设备投资和操作费用。预热、加热和冷却过程在不同的罩式炉中进行，被退火材料在预热罩式炉中除去表面的脏物，加热和冷却过程在较为洁净的罩式炉中进行，因此退火产品的表面质量好。加热罩式炉可以选择燃烧加热和电加热，操作灵活性好。

附图说明

图1本发明罩式炉装置的示意图；

图2为图1的A-A图；

图3为图1的B-B图；

图4为本发明另一方案的示意图。

其中：

1(1a、1b、1c、1d、1e、1f)-罩式炉、2-热风管路、3-输送通道、4-风机、5-炉罩、6-带钢、7中间风道、8-辐射管、9-风扇、10-吊链、11-烧嘴、12-横向风道、13-中间隔板、14-炉台、15-输送设备、16-密封阀门、17-插板阀、18-隔板、19-电阻带、20-循环风机、21-保护气入口、22-保护气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明罩式炉装置如图1、图3所示，包括罩式炉1及配套的保护气系统、加热系统和排放系统。罩式炉设有炉罩5、炉台14，炉罩内设有风扇9、料架，风扇由电机4驱动。炉罩顶部设有吊挂被退火材料的吊链10。5台罩式炉串联安装，2台预热罩式炉1a、1b，两台冷却罩式炉1d、1e和一台加热罩式炉1c。每个炉台下部设有输送被退火材料的输送通道3，输送通道内配有输送设备15。输送通道3内每两台罩式炉之间设有插板阀17，罩式炉体与输送通道之间设有密封阀门16。如图2所示，预热罩式炉和冷却罩式炉内分别设有辐射管8，辐射管为蛇形管，盘绕在炉罩内壁周围。冷却罩式炉内的辐射管通过热风管路2与预热罩式炉体内连通，预热罩式炉内的辐射管通过热风管路与冷却罩式炉连通，保护气入口21设在罩式炉的上部、保护气出口22设在罩式炉的下部。罩式炉内料架为吊挂式，吊链吊在炉罩的顶部。料架设有4层料盘，每层料盘用吊链吊挂在上一层料盘上。每两层料盘之间设有横向风道12，罩式炉内料架周围设有隔板18。料架中间设有中间风道7，中间风道设有中间隔板13。罩式炉体内设有周围风道、中间风道和横向风道，目的是使被退火材料充分换热。用隔板18挡住周围风道后，保护气从中间风道通过，冷却或预热中间部分。用中间隔板13挡住中间风道后，保护气从周围风道通过，冷却或预热周围部分。隔板和中间隔板可以上下移动，根据冷却或预热不同部位的需要调整上下位置。加热罩式炉的炉罩设有烧嘴11，炉罩内设有电阻带19，用于加热。烧嘴可以喷入氧气，也可以喷入燃料气和氧气/空气。罩式炉下部设有排污设施，用于及时排除脏物。罩式炉的炉台下部设有排气管路，用于排除脏气。作为备用，热风管路2设有旁路，旁路上设有循环风机20，用于冷却罩式炉和预热罩式炉之间保护气体强制循环。

本实施例以冷轧带钢为被退火材料，保护气为氮气和氢气的混合物，氮气和氢气的比为75∶25，加热罩式炉的加热方式为电阻带19加热。罩式炉退火的过程为：将被退火的带钢6放在料盘上，通过输送通道3运送到低温预热罩式炉1a下部，吊挂在料架上。向上提升吊链10，依次吊挂4层料盘，提升至炉罩内，关闭密封阀门16。低温冷却罩式炉1e在风扇9的作用下保护气体循环流动，通过保护气入口21、热风管路2到低温预热罩式炉1a的辐射管8，再经热风管路2到冷却罩式炉的保护气出口22，进入冷却罩式炉进行循环，辐射管放出热量，预热低温罩式炉1a中的带钢。同样，低温预热罩式炉1a中的保护气通过保护气入口21、热风管路2到低温冷却罩式炉1e的辐射管8，然后经热风管路、保护气出口22进入低温预热罩式炉1a进行循环，保护气通过低温冷却罩式炉1e的辐射管8进行换热。低温预热罩式炉1a预热到200～210℃后保温两个小时，然后打开密封阀门16，放下吊链10，使料架进入输送通道3。通过输送设备15，将低温预热罩式炉1a料架的料盘依次送至高温预热罩式炉1b下部，吊挂到料架上，向上提升吊链10至炉罩5内，关闭密封阀门16。以低温冷却罩式炉1e和低温预热罩式炉1a相同的方法，用高温冷却罩式炉1d冷却带钢放出的热量继续预热高温预热罩式炉1b的带钢。高温预热罩式炉1b预热到410～420℃后保温两个小时，然后打开密封阀门16，放下吊链10，使料架进入输送通道3。通过输送设备15，将预热罩式炉1b料架的料盘依次送至加热罩式炉1c下部，吊挂到料架上，向上提升吊链10至炉罩5内，关闭密封阀门16。打开电源，利用电阻带19加热带钢，加热至650℃，进行保温均质8～10小时，以上述方法将被退火材料输送至高温冷却罩式炉1d中冷却至440～450℃，再输送至低温冷却罩式炉1e中继续冷却至220～230℃，通过出料设备出料。本实施例低温预热时间为2～4小时；高温预热时间4～6小时；加热保温时间10～15小时；冷却时间与相连接的预热罩式炉预热的时间对应，具体时间根据被退火物料的工艺要求确定。

实施例2

本发明的另一实施方式如图4所示，由6台罩式炉串联安装，两台预热罩式炉1a、1b、两台冷却罩式炉1d、1e和一台加热罩式炉1c、1f，其它结构与实施例相同。本实施例增加一台加热罩式炉，高温预热罩式炉1b预热完成后，被处理带钢交替进入加热罩式炉1c或1f，加热罩式炉1c或1f完成加热和保温均质的过程后，将带钢依次输送至高温冷却罩式炉1d中，冷却至440～450℃，低温冷却罩式炉1e中继续冷却至220～230℃，通过出料设备出料。其它操作及工艺条件与实施例相同。

Claims (5)

1.一种罩式炉装置，包括罩式炉及配套的保护气系统、加热系统和排放系统，罩式炉设有炉罩(5)、炉台(14)，炉罩内设有风扇(9)、料架，炉罩顶部设有吊挂被退火材料的吊链(10)，其特征是：3～12台罩式炉串联安装，1～4台预热罩式炉(1a、1b)、1～4台冷却罩式炉(1d、1e)和1～2台加热罩式炉(1c、1f)，炉台下部设有输送被退火材料的输送通道(3)，罩式炉体与输送通道之间设有密封阀门(16)；预热罩式炉和冷却罩式炉内设有辐射管(8)，冷却罩式炉内的辐射管通过热风管路(2)与预热罩式炉连通，预热罩式炉内的辐射管通过热风管路与冷却罩式炉连通，预热罩式炉和冷却罩式炉内料架周围设有隔板(18)；加热罩式炉设有烧嘴(11)和/或电加热设备；所述料架设有2～10层料盘，每层料盘用吊链(10)吊挂在上一层料盘上；每两层料架之间设有横向风道(12)；所述料架中间设有中间风道(7)，中间风道设有中间隔板(13)。

2.根据权利要求1所述的罩式炉装置，其特征是：所述电加热设备为电阻带(19)、电炉丝或碳棒。

3.根据权利要求1所述的罩式炉装置，其特征是：所述辐射管为蛇形管、直管或波纹管。

4.根据权利要求1所述的罩式炉装置，其特征是：所述输送通道(3)内每两台罩式炉之间设有插板阀(17)。

5.根据权利要求1所述的罩式炉装置，其特征是：预热罩式炉和冷却罩式炉之间设有循环风机(20)，所述循环风机的入口和出口与热风管路(2)连接。

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