CN102586577B - 一种金属带材连续还原退火炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属带材连续还原和热处理的还原退火炉，利用该还原退火炉可以高效率、低成本、高质量地连续进行热轧带材的还原除鳞或冷轧带材的退火处理。该还原退火炉由加热还原段炉体、中间过渡段通道和冷却段炉体组成；加热还原段炉体由内外炉壳和中间保温层构成，二者组成炉膛，呈“回”字型结构，带材经炉体中央的一台开卷机打开后引入炉膛，在炉膛内通过导向辊道的导引，回转数圈后被加热、还原或退火，然后导出炉体，经中间过渡段通道进入冷却段炉体，冷却段炉体是由多段壳体组成的“回”字型冷却室，带材在冷却室中回转数圈后被无氧化冷却，由卷曲机卷成带卷。本发明具有设备投资少、占地面积小、生产成本低、产品质量好的优点。

Description

一种金属带材连续还原退火炉

技术领域

本发明涉及金属材料热处理装置，特别是一种金属带材连续还原退火炉。

背景技术

金属材料经过冷加工变形后一般都会产生加工硬化现象，加工硬化后材料的强度和硬度提高、塑韧性下降，给进一步加工和应用造成困难，为消除这种加工硬化现象，一般都要进行退火处理，此时一般均采用退火炉进行退火处理。例如，带钢冷轧后一般都采用罩式退火炉或连续退火炉进行退火处理，而连续退火炉又分为卧式和塔式两种。目前，这几种退火炉各有优缺点，罩式退火炉虽然结构简单、投资少，但退火时间长、效率低，退火后的带钢容易粘连、容易出现同条性能不均匀现象，卧式和塔式连续退火炉虽然生产效率大大提高，退火后的带钢性能也比较均匀，但其结构复杂、投资大。此外，金属带材经过热轧后表面都会生成一层氧化皮，在进一步深加工前一般均需去除这层氧化皮，以提高深加工带材的表面质量。目前，去除这层氧化皮通常都采用酸洗方法，例如，热轧带钢进行冷轧加工前需要采用酸洗工艺去除附着在带钢表面的氧化铁皮。采用酸洗方法去除氧化皮存在很多缺点，不但设备投资大、生产成本高、而且污染环境，采用还原性气体将这层氧化皮还原成金属（即还原除鳞）可以减少甚至消除污染，同时降低生产成本、提高金属收得率。但还原除鳞必须采用相应的设备才能得以进行，然而现有的退火炉只适合冷轧产品的热处理，不适合热轧产品的还原除鳞，尤其是现有的退火炉也都存在一定的缺点。

发明内容

本发明提供了一种用于金属带材连续还原和热处理的还原退火炉，该连续还原退火炉即适合热轧带材的还原除鳞又适合冷轧带材的退火处理。

本发明提供的连续还原退火炉由加热还原段炉体、中间过渡段通道和冷却段炉体组成；加热还原段炉体位于整个设备的最前端，用于对金属带材进行加热并将金属带材表面的氧化皮还原或对金属带材进行退火处理，其主体设备是“回”字型炉体及导向辊道，具体由开卷机、焊接机、入口夹送辊、入口气封嘴、外炉壳、保温层、加热还原段炉门、连接螺栓、内炉壳、加热还原段导向辊道、还原气体进口、还原气体出口、防爆盖板、加热器组成；其中，“回”字型炉体由内外炉壳和中间保温层构成，二者组成炉膛，炉膛呈“回”字型结构，整个炉壳又由多段壳体拼接而成，各段壳体之间采用螺栓密封连接，壳体采用钢板焊接制成；炉体的中央装设有开卷机，用以打开成卷的带材，炉壳的入口处装设有入口夹送辊和入口气封嘴，入口夹送辊引导带材进入炉膛，并将炉膛内的还原性气氛与大气隔绝开来；外炉壳的前面板上开有炉门，炉门与外炉壳之间采用螺栓密封连接，外炉壳的后面板上装设有防爆盖板，减小因爆炸带来的危害；炉膛内部设有加热器，加热器被装设在内炉壳的侧壁上，用来将金属加热到还原温度或热处理温度；外炉壳的前后面板上还开有导向辊道孔，导向辊道通过炉壳上的导向辊道孔呈放射状插入炉膛中，同一环上的导向辊道位于4～16边形的4～16个顶点上，辊道两端采用轴承支撑，并用活动密封端盖密封，防止炉体内的还原性气体与大气相通，导向辊道由传动装置传动，对环绕在炉膛中的带材起导向作用；炉壳的上下端还开有还原性气体进口和出口；炉体的出口处与中间过渡段通道相连。

中间过渡段通道位于加热还原段炉体与冷却段炉体之间，由密封连接管道、密封夹送辊、惰性气体密封仓、密封用惰性气体进口组成，用以连接加热还原段炉体和冷却段炉体，三者之间采用螺栓密封连接，密封夹送辊用于夹送带材进入冷却段炉体。

冷却段炉体位于中间过渡段通道之后，用于对金属带材进行快速无氧化冷却，其主体设备也是“回”字型炉体及导向辊道，具体由冷却段炉壳、中间夹送辊道、水冷夹层、冷却段炉门、连接螺栓、冷却水入口、冷却用惰性气体进口、冷却段导向辊道、冷却水出口、冷却用惰性气体出口、出口气封嘴、出口夹送辊、剪切机、卷取机组成；其中，冷却段炉壳由多段壳体拼接而成，各段壳体之间采用螺栓密封连接，壳体采用钢板焊接制成，内部空间构成冷却室，呈“回”字型结构；炉壳的入口处与中间过渡段通道相连，并装设有中间夹送辊，此夹送辊对进入炉体的带材起到导向和夹送作用；炉壳的前面板上开有炉门，炉门与炉壳之间采用螺栓密封连接；炉壳的前后面板上同时开有导向辊道孔，导向辊道通过炉壳上的导向辊道孔呈放射状插入冷却室中，同一环上的导向辊道位于4～16边形的4～16个顶点上，辊道两端采用轴承支撑，并用活动密封端盖密封，防止炉体内的惰性气体与大气相通，导向辊道由传动装置传动，对环绕在冷却室中的带材起导向作用；炉壳的内壁上还装设有水冷夹层，该夹层采用不锈钢制成，内部可通入循环水进行冷却；炉壳的四周分别开有惰性气体进口和出口，由进口吹入的经过冷却的惰性气体与逆向运行的带材和水冷夹层之间发生强烈的对流换热，将带材冷却后由出口排出冷却段炉体；冷却段炉体的中央装设有卷取机，用于将冷却后的带材卷成带卷，炉体的出口与出口气封嘴和出口夹送辊相连，出口气封嘴用于将冷却段炉体内的惰性气体与外界大气隔离，出口夹送辊用于将带材正确导入卷取机，出口处装设的剪切机用于将带材剪断分卷。

所述的加热还原段炉体用于对金属带材进行加热并将金属带材表面的氧化皮还原或对金属带材进行退火处理，炉膛内部充入还原性气体，还原气体进口和还原气体出口分别采用惰性气体密封，炉体厚度根据所处理的带材宽度确定，在100mm～3000mm范围，炉体宽度和高度根据生产速度和产量确定，在500mm～50000mm范围；保温层采用50～500mm石棉毡块制成；导向辊道采用耐热钢制成，根据生产速度和产量设置16～300支，导向辊道由传动装置传动，加热器采用电阻加热器，或采用辐射管加热器；带材在导向辊道的引导下在“回”字型炉膛内回转数圈后被加热、还原或退火，然后导出炉体。

所述的中间过渡段通道中的惰性气体密封仓采用耐热钢制成，其宽度根据所处理的带材宽度确定，在100mm～3000mm范围，高度根据所处理的带材厚度确定，在10mm～1000mm范围，惰性气体密封仓内部充满惰性气体氮。

所述的冷却段炉体，炉体厚度根据所处理的带材宽度确定，在100mm～3000mm范围，炉体宽度和高度根据生产速度和产量确定，在500mm～50000mm范围。内部充入冷却用惰性气体，进口和出口分别采用惰性气体密封，导向辊道采用耐热钢制成，根据生产速度和产量设置导向辊道16～300支，由传动装置传动，金属带材在导向辊道的引导下在“回”字型冷却室内回转数圈后被无氧化冷却，然后导出炉体，由剪切机切断，由卷取机卷曲。

所述的加热还原段炉体和冷却段炉体上还安装有测温、测压仪表。

本发明突出的实质性特点和显著的进步体现在：

（1）本发明所采用的连续还原退火炉可用于冷轧带材的退火处理，与现有的罩式退火炉相比，本发明所采用的连续还原退火炉生产效率高，与现有的卧式退火炉相比，本发明所采用的连续还原退火炉占地面积小，与现有的塔式退火炉相比，本发明所采用的连续还原退火炉节省投资；

（2）本发明所采用的连续还原退火炉可用于热轧带材的表面还原除鳞，尤其适合热轧带钢生产企业用于卷曲后的带有余热的热轧带钢还原除鳞；

（3）与现有的酸洗除鳞设备相比，本发明所采用的连续还原退火炉用于热轧带材表面还原除鳞时，可以减少甚至消除污染，降低生产成本；

（4）与现有的酸洗除鳞设备相比，本发明所采用的连续还原退火炉用于卷曲后的带有余热的热轧带钢还原除鳞时，可以提高带材表面质量，提高金属收得率；

（5）本发明所采用的连续还原退火炉用于热轧带材表面还原除鳞时，由于带材在炉膛内走行时的弯曲曲率较小，故适合较厚带材的热处理和还原除鳞；

（6）与现有的退火炉相比，本发明所采用的连续还原退火炉占地面积小，在很小的空间内可储存更长的带材，大量节省投资。

附图说明

图1是连续还原退火炉的主视图；

图2是连续还原退火炉的A-A剖视图；

图3是连续还原退火炉的B-B剖视图；

图4是连续还原退火炉的中间过渡段通道主视图；

具体实施方式

下面用实施例具体描述本发明，该例仅是本发明的一个应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

如图1、图2、图3、图4所示，连续还原退火炉由加热还原段炉体、中间过渡段通道、冷却段炉体组成，其中加热还原段炉体由开卷机1、焊接机2、入口夹送辊3、入口气封嘴4、外炉壳5、保温层6、加热还原段炉门7a、7b、7c、7d、连接螺栓8、内炉壳9、加热还原段导向辊道10、还原气体进口11、测温仪表12、测压仪表13、还原气体出口14、防爆盖板32、加热器33组成；

中间过渡段通道由密封连接管道15、密封夹送辊16、惰性气体密封仓17、密封用惰性气体进口18组成；

冷却段炉体由冷却段炉壳19、中间夹送辊道20、水冷夹层21、冷却段炉门22a、22b、22c、22d、连接螺栓8、测压仪表13、冷却水入口23、冷却用惰性气体进口24、冷却段导向辊道25、测温仪表12、冷却水出口26、冷却用惰性气体出口27、出口气封嘴28、出口夹送辊29、剪切机30、卷取机31组成。

连续还原退火炉由加热还原段炉体、中间过渡段通道和冷却段炉体组成；开卷机1位于加热还原段炉体的中央，将热轧后带有余热的带钢卷35打开，并由入口夹送辊3送进入口气封嘴4中，再导入加热还原段炉体中，入口气封嘴4内充入工业氮气，防止炉体内部的还原性气体外泄；焊接机2位于入口夹送辊3和开卷机1之间，将前后两卷热轧带钢焊接在一起，以便形成连续生产；加热还原段炉体由内炉壳9和外炉壳5及保温层6构成，二者组成炉膛，炉膛呈“回”字型结构，内部充入还原性气体氢，外炉壳5采用5～10mm普通钢板焊接制成，内炉壳9采用5～10mm耐热钢板焊接制成，保温层6采用厚度为100～400mm的石棉毡块制成，对2.0～3.0mm×1000～1500mm的热轧带钢而言，炉体厚度在2m～2.5m范围、炉体宽度在8m～10m范围、炉体高度在12m～15m范围时，可储料500～800m；整个炉壳又由多段壳体拼接而成，各段壳体之间采用连接螺栓8密封连接，外炉壳5的前面板上开有炉门7a、7b、7c、7d，炉门7a、7b、7c、7d与外炉壳5之间采用螺栓密封连接，外炉壳5的后面板上装设有防爆盖板32，用来减少爆炸带来的危害，外炉壳5上还安装有测温仪表12和测压仪表13对炉膛内部的温度和压力进行监控；“回”字型炉膛内部设有加热器33，加热器33采用电阻加热器或辐射管加热器，用来将带钢补偿加热到600℃～900℃，加热器33被分组固定在内炉壳9的侧壁上；内炉壳9和外炉壳5上还开有导向辊道孔，100～150支加热还原段导向辊道10通过导向辊道孔插入炉膛中，同一环上的8支导向辊道10位于八边形的八个顶点上，组成八边形形状，加热还原段导向辊道10采用1Cr25Ni20Si2耐热钢制成，辊道两端采用轴承支撑，并用活动密封端盖密封，防止炉体内的还原性气体与大气相通，导向辊道由传动装置传动，对环绕在炉膛中的带钢35起导向和传动作用；外炉壳5上端开有还原性气体进口11，还原性气体氢从进口进入炉膛中，并与热轧带钢表面的氧化铁皮发生反应，使之还原成金属铁，然后从外炉壳5下端开设的还原性气体出口14排出炉膛，炉体的出口处与中间过渡段通道密封连接。

中间过渡段通道位于加热还原段炉体与冷却段炉体之间，三者之间采用螺栓密封连接，中间过渡段通道由密封连接管道15、密封夹送辊16、惰性气体密封仓17、密封用惰性气体进口18组成，惰性气体密封仓170采用1Cr25Ni20Si2耐热钢制成，其宽度在2m～2.5m，高度在200～400mm，惰性气体密封仓17内部充满惰性气体氮，将加热还原段炉体内部的还原性气体氢与冷却段炉体内部的惰性气体氮分隔开来，密封夹送辊18位于惰性气体密封仓17内，用于夹送带钢进入冷却段炉体C中。

冷却段炉体位于中间过渡段通道之后，用于对还原后的带钢进行快速无氧化冷却，其主体设备也是“回”字型炉体及导向辊道，具体由冷却段炉壳19、中间夹送辊道20、水冷夹层21、冷却段炉门22a、22b、22c、22d、连接螺栓8、测压仪表13、冷却水入口23、冷却用惰性气体进口24、冷却段导向辊道25、测温仪表12、冷却水出口26、冷却用惰性气体出口27、出口气封嘴28、出口夹送辊29、剪切机30、卷取机31组成；其中，冷却段炉壳19由多段壳体拼接而成，各段壳体之间采用连接螺栓8密封连接，壳体采用厚度为8～10mm的SUS304不锈钢板焊接制成，内部空间构成冷却室，呈“回”字型结构，炉体厚度在1.8m～2.2m范围、炉体宽度在8m～10m范围、炉体高度在12m～15m范围；炉体的入口处与中间过渡段通道相连，并装设有中间夹送辊20，对进入炉体的带钢起到导向和夹送作用；炉壳的前面板上开有冷却段炉门22a、22b、22c、22d，炉门与炉壳之间采用螺栓密封连接，炉壳上还装有测温仪表12和测压仪表13对冷却室内部的温度和压力进行监控；炉壳19的前后面板上开有导向辊道孔，冷却段导向辊道25采用1Cr25Ni20Si2耐热钢制成，100～120支导向辊道通过导向辊道孔插入冷却室中，同一环上的8支导向辊道25位于八边形的八个顶点上，组成八边形形状，对环绕在冷却室中的带钢起导向作用，导向辊道两端采用轴承支撑，并采用活动密封端盖密封，防止炉体内的惰性气体氮与大气相通，导向辊道由传动装置传动，对环绕在冷却室中的带钢起导向和带动作用；炉壳19的内壁上装设有水冷夹层21，该夹层采用SUS304不锈钢制成，内部可通入循环冷却水进行冷却；炉壳19的四周分别开有冷却用惰性气体进口24和冷却用惰性气体出口27，由进口吹入的经过冷却的惰性气体氮与逆向运行的带钢和水冷夹层之间发生强烈的对流换热，将带钢冷却后由惰性气体出口27排出冷却段炉体；冷却段炉体的中央位置装设有卷取机31，用来将冷却后的带钢卷成成品卷34，炉体的出口与出口气封嘴28和出口夹送辊29相连，出口气封嘴28将冷却段炉体中的惰性气体氮与外界大气隔离，出口夹送辊29将带钢正确导入卷取机31，出口处装设的剪切机30将带钢剪断分卷。

虽然在前面利用附图和实施例对本发明作了完全的描述，但应当注意的是：对于该技术领域的人来说，各种各样的变化和修改都是显而易见的，因此，除非那些变化和修改完全不同于本发明的内容，否则它们应当被认为是包括在本发明之中的。

Claims (2)

1.一种连续还原退火炉，其特征在于该炉由加热还原段炉体、中间过渡段通道和冷却段炉体组成；加热还原段炉体位于整个设备的最前端，其主体设备是“回”字型炉体及导向辊道，具体由开卷机、焊接机、入口夹送辊、入口气封嘴、外炉壳、保温层、加热还原段炉门、连接螺栓、内炉壳、加热还原段导向辊道、还原气体进口、还原气体出口、防爆盖板、加热器组成；其中，“回”字型炉体由内外炉壳和中间保温层构成，二者组成炉膛，炉膛呈“回”字型结构；整个炉壳又由多段壳体拼接而成，各段壳体之间采用螺栓密封连接，壳体采用钢板焊接制成；炉体的中央装设有开卷机，炉壳的入口处装设有入口夹送辊和入口气封嘴，入口夹送辊引导带材进入炉膛，并将炉膛内的还原性气氛与大气隔绝开来；外炉壳的前面板上开有炉门，炉门与外炉壳之间采用螺栓密封连接，外炉壳的后面板上装设有防爆盖板；炉膛内部设有加热器，加热器被装设在内炉壳的侧壁上；外炉壳的前后面板上还开有导向辊道孔，导向辊道通过炉壳上的导向辊道孔呈放射状插入炉膛中，同一环上的导向辊道位于4～16边形的4～16个顶点上，辊道两端采用轴承支撑，并用活动密封端盖密封，导向辊道由传动装置传动；还原性气体进口开在炉壳上端，还原性气体出口开在炉壳下端，炉体的出口处与中间过渡段通道相连； 

中间过渡段通道位于加热还原段炉体与冷却段炉体之间，由密封连接管道、密封夹送辊、惰性气体密封仓、密封用惰性气体进口组成，中间过渡段通道、加热还原段炉体、冷却段炉体三者之间采用螺栓密封连接，惰性气体密封仓内部充满惰性气体氮，将加热还原段炉体内部的还原性气体与冷却段炉体内部的惰性气体分隔开来； 

冷却段炉体位于中间过渡段通道之后，其主体设备也是“回”字型炉体及导向辊道，具体由冷却段炉壳、中间夹送辊道、水冷夹层、冷却段炉门、连接螺栓、测压仪表、冷却水入口、冷却用惰性气体进口、冷却段导向辊道、冷却水出口、冷却用惰性气体出口、出口气封嘴、出口夹送辊、剪切机、卷取机组成；其中，冷却段炉壳由多段壳体拼接而成，各段壳体之间采用螺栓密封连接，壳体采用钢板焊接制成，内部空间构成冷却室，呈“回”字型结构；炉壳的入口与中间过渡 段通道相连，并装设有中间夹送辊；炉壳的前面板上开有炉门，炉门与炉壳之间采用螺栓密封连接；炉壳的前后面板上同时开有导向辊道孔，导向辊道通过炉壳上的导向辊道孔呈放射状插入冷却室中，同一环上的导向辊道位于4～16边形的4～16个顶点上，辊道两端采用轴承支撑，并用活动密封端盖密封，导向辊道由传动装置传动；炉壳的内壁上还装设有水冷夹层，该夹层采用不锈钢制成，内部通入循环水进行冷却；炉壳的四周分别开有惰性气体进口和出口，由进口吹入的经过冷却的惰性气体与逆向运行的带材和水冷夹层之间发生强烈的对流换热，将带材冷却后由出口排出冷却段炉体；冷却段炉体的中央装设有卷取机，炉体的出口与出口气封嘴和出口夹送辊相连，出口气封嘴将冷却段炉体内的惰性气体与外界大气隔离，出口夹送辊将带材导入卷取机，出口处装设的剪切机将带材剪断分卷。 

2.根据权利要求1所述的连续还原退火炉，其特征在于：所述加热还原段炉体厚度为100mm～3000mm，炉体宽度和高度为500mm～50000mm；保温层采用50～500mm石棉毡块制成；加热器采用电阻加热器，或采用辐射管加热器；导向辊道采用耐热钢制成，设置16～300支； 

所述的中间过渡段通道中的惰性气体密封仓采用耐热钢制成，其宽度为100mm～3000mm，高度为10mm～1000mm； 

所述冷却段炉体，炉体厚度为100mm～3000mm，炉体宽度和高度为500mm～50000mm；导向辊道采用耐热钢制成，设置16～300支； 

所述的加热还原段炉体和冷却段炉体上还安装有测温、测压仪表。 

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