CN102923650A - 一种用于金属材料退火还原气体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于金属材料退火还原气体的制备方法，它是：将液氨罐内的液态氨通过减压，气化成为气态氨，氨气进入氨分解炉分解为氢氮混合气，混合气体经换热器冷却和分子筛吸附进行干燥净化，得到氨分解气体，采用氨分解气体做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在76-95％之间，含氮比例为5-24％。采用所述比例的成品气作为还原保护气体，供给罩式退火炉。采用所述还原气体退火，显著提高了传热效率和炉温均匀性，对存在氧化的钢卷实施还原退火效果良好，保证钢带的光亮表面质量；使产品的内在质量和表面质量均得到提高。

Description

一种用于金属材料退火还原气体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺技术，特别是一种用于金属材料退火的还原保护气体，适用于保护气氛强循环罩式光亮退火炉。
背景技术
罩式退火炉是随着冷轧技术的发展而发展起来的技术装备，广泛应用与冷轧企业。金属材料应用罩式退火炉进行光亮退火时，炉内需要充入保护气体，以防止氧化。
保护气体由氮气和氢气组成，氮气在标准状态下气体的密度为1.251g/L，常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12％(体积分数)，是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。
氢气是一种无色无臭无味的气体，熔点-259.14，沸点-252.8，在标准状态下气体的密度为0.0899g/L，和同体积空气的相比，约为空气质量的1/14，氢气有可燃性，燃烧时无声，会产生蓝色的火焰，和空气中的氧发生反应生成水。
原用氮氢型保护气体含氮气96-98％，氢气2-4％。光亮退火后的产品存在表面质量不理想，力学性能不够均匀，退火周期长，能源消耗高，尤其不能还原金属表面存在的氧化等方面的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有保护气体存在的不足，提供一种罩式退火炉还原保护气体，所述还原保护气体不仅配方合理，制备简便，而且生产的产品质量好，能够较完全地将金属表面的氧化层还原为铁。
氢气的导热系数是氮气的七倍，氢气质量轻，渗透能力强，可以渗入钢卷层间，充分发挥导热系数大的优点提高传热效率。氢气是还原性气体，在高温能还原氧化铁。氢的还原性是还原退火所利用的至关重要的性质。在冶金工业中，氢主要作为保护气体和还原气体。
一种用于金属材料退火还原气体的制备方法，其特征在于：液氨罐1内的液态氨(纯度99.9％)通过减压阀2减压(压力0.05～0.1MPa)，在气化罐3内(温度25～45℃)气化为气态氨，氨气进入氨分解炉4(分解温度850℃)分解为氮氢混合气，混合气体经换热器5冷却和分子筛6吸附干燥净化(残氨≤5PPm，露点-60℃)，得到75％H2、25％N2氨分解气体7，采用氨分解气体做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在76-95％之间，含氮比例为5-24％；采用所述比例的成品气作为还原保护气体8供给罩式退火炉9。采用所述还原保护气体退火，显著提高了传热效率和炉温均匀性，对存在氧化的钢卷实施还原退火效果良好，保证钢带的光亮表面质量；使产品的内在质量和表面质量均得到提高。
采用本发明的方法制备的还原保护气体进行还原退火钢卷质量检测，其结果如下：
采用所述还原保护气体退火，显著提高了传热效率和炉温均匀性，对存在氧化的钢卷实施还原退火效果良好，保证钢带的光亮表面质量；使产品的内在质量和表面质量均得到提高。
还原退火钢卷质量检测
Figure BSA00000813490300021
本发明公开的用于金属材料退火还原气体的制备方法所具有的积极效果：
还原保护气体配方合理，制备简便，采用所述还原保护气体退火，显著提高了传热效率和炉温均匀性，退火周期缩短了约15％，提高了退火能力，降低了能源消耗；对存在氧化的钢卷实施还原退火，保证钢带的光亮表面质量；使产品的内在质量和表面质量均得到提高。本发明有较高的市场推广价值。
附图说明
图1一种用于金属材料退火的还原气体制备工艺流程图。
图中：1、液氨罐，2、减压阀，3、气化罐，4、分解炉，5、换热器，6、干燥净化，7、氨分解气体，8、保护气，9、退火炉。
具体实施方式
采用氨分解气体经过干燥净化后做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在76-95％之间，含氮比例为5-24％。采用所述比例的还原保护气体，显著提高了传热效率和炉温均匀性，对存在氧化的钢卷实施还原退火效果良好，保证钢带的光亮表面质量；使产品的内在质量和表面质量均得到提高。以下结合较佳实施例，对本发明做进一步的描述，特别加以说明的是，实施实例仅仅是解释、而不是限制本发明的范围，所用材料均有市售。
实施例1
液氨罐内的液态氨通过减压，气化成为气态氨，氨气进入氨分解炉进行分解为氮氢混合气，混合气体经换热器冷却、分子筛吸附进行干燥净化(残氨≤5PPm，露点-60℃)，得到氨分解气体(75％H2、25％N2)，采用氨分解气体做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在95％，含氮比例为5％。采用所述比例的成品气作为还原保护气体供给罩式退火炉。
实施例2
液氨罐内的液态氨通过减压，气化成为气态氨，氨气进入氨分解炉进行分解为氮氢混合气，混合气体经换热器冷却、分子筛吸附进行干燥净化(残氨≤5PPm，露点-60℃)，得到氨分解气体(75％H2、25％N2)，采用氨分解气体做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在76％，含氮比例为24％。采用所述比例的成品气作为还原保护气体供给罩式退火炉。
实施例3
液氨罐内的液态氨通过减压，气化成为气态氨，氨气进入氨分解炉进行分解为氮氢混合气，混合气体经换热器冷却、分子筛吸附进行干燥净化(残氨≤5PPm，露点-60℃)，得到氨分解气体(75％H2、25％N2)，采用氨分解气体做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在85％，含氮比例为15％。采用所述比例的成品气作为还原保护气体供给罩式退火炉。
采用本发明制备的还原气体与常规还原气体的比较试验：
Figure BSA00000813490300041
结论：
采用本发明制备的还原保护气体，提高了传热效率和炉温均匀性，退火周期缩短了约15％，提高了退火能力，降低了能源消耗；对存在氧化的钢卷实施还原退火，保证钢带的光亮表面质量；使产品的内在质量和表面质量均得到提高。

Claims (1)

1.一种用于金属材料退火还原气体的制备方法，其特征在于：液氨罐内的液态氨(纯度99.9％)通过减压(压力0.05～0.1MPa)，气化(温度25～45℃)成为气态氨，氨气进入氨分解炉(分解温度850℃)分解为氮氢混合气，混合气体经换热器冷却和分子筛吸附进行干燥净化(残氨≤5PPm，露点-60℃)，得到75％H2.25％N2氨分解气体，采用氨分解气体做基本气体，通入纯氢调节加大氢气的含量，控制含氢比例在76-95％之间，含氮比例为5-24％；采用所述比例的成品气作为还原保护气体供给罩式退火炉。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101418367A (zh) * 2007-10-25 2009-04-29 新万鑫（福建）精密薄板有限公司 无取向硅钢生产脱碳工艺
CN102181618A (zh) * 2011-04-18 2011-09-14 天津市亿博制钢有限公司 一种用于金属材料退火的保护气体
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