现代不锈钢带连续退火炉技术特点

1、现代不锈钢带连续退火炉技术特点2004年第1期上海宝钢工程设计35 现代不锈钢带连续退火炉技术特点 王建伟 内容提要 不锈钢是钢铁工业的一个重要的重要领域,为使不锈钢获得最佳性能或为不锈钢冷,热加工创造条件均 须对不锈钢进行热处理,本文主要论述了近几年来在不锈钢悬索式连续退火炉在退火工艺和炉子结构方面的 一 些特点. 【关键词】连续退火炉不锈炉型特点 l引言 为了能在世界不锈钢卷板市场上占有一席之 地,生产厂就必须不断改进不锈钢卷板的生产工艺 和生产设备,以满足市场对不锈钢卷带钢产品的要 求,所以,为使不锈钢材获得最佳的使用性能和为不 锈钢材用户进行不锈钢冷,热轧加工创造必要的条 件,不锈钢的

2、热处理加工是不锈钢生产必需的工艺 过程,而热处理设备是保证工艺过程的必要条件. 2不锈钢在悬索式连续退火炉中退火工艺特点 不锈钢在悬索式连续退火炉中进行退火其主要 目的,是使不锈钢固溶软化和再结晶软化,是确保产 品力学性能和耐腐蚀性能的最后工序,而热处理的 温度,时间和冷却速度是退火工艺的重要的控制参 数,因此,热处理工艺是决定产品质量的重要条件. 在连续退火炉内带钢加热工艺的基本特征是, 带钢在连续炉各段炉温保持恒定下,带钢在匀速运 行中加热,这种炉子在以往的温度设定时,一般不取 太大的温度落差(即炉温与板材之温差),如带钢加 热温度在1010l150,炉瞠温度控制在l100 1200,但是

3、近几年来为了提高生产效率和节能,对 奥氏体钢采用较大的温度落差进行加热,如果加热 段炉瞠温度从1200提高到1250可减少24%的 加热时间.因而大大地缩断加热时间,减少带钢氧 化,并使整个带钢受热均匀一致,使带钢组织与性能 均匀一致.这种加热方法更适合与预热段,加热段 整体形炉子结构,加热段的高温烟气全部流入预热 段,对带钢进行辐射预热. THERMTE公司不锈钢带的连续退火的加热 【艺,带钢首先在预热段加热到350左右,在这一 工艺段带钢利用加热段流过来的高温烟气对带钢进 行预热,同时降低了炉子的排烟温度一般控制在 850以下,提高了炉子热效率.然后带钢在炉瞠温 度为12001250加热段

4、,带钢被加热到1010 115O之间,在加热段最后一段将炉瞠温度控制在 1200左右,对带钢进行均热,保温使带钢断面温度 均匀,最后进入冷却段进行快速冷却. 14 12 10 08 06 04 02 0 1 诱钢堪口速度与碳化物折出的关茅 冷睫度s 图l不锈钢的冷却速率与碳含量关系曲线 带钢的冷却工艺对不锈钢性能和板形有很大的 影响,而且不同的钢种和板厚冷却要求各不相同,因 此在制定冷却工艺时必须慎重,重要的是控制冷却速 度和冷却均匀性.对于奥氏体不锈钢在850500 本文特约技术审稿为阚守模高级工程师. 本文作者王建伟同志系本院工艺设备设计所冶金设备专业工程师. 1J钿 36上海宝钢工程设计

5、2004年第1期 之间冷却速度慢时,将因碳化物在晶界析出而产生敏 化,对其产品的耐腐蚀性有明显的影响,所以在该温 度范围必须快冷.而奥氏体钢的冷却速度和含碳量 有着密切的关系,随这碳含量的增加冷却速度越快, 尤其是低碳不锈钢,通常冷却应在>20/s以上.图 1是不锈钢的冷却速率与碳含量关系曲线. 8 4 6 2 HAPL.AISI.TV=23I) r ,一 l广/f / / / 020406080lO0l2O140 长度nl 图2为宝新四期不锈钢热带退火炉的工艺曲线 从图中可以看出随着钢中的碳含量的增加必须 提高冷却速度,以防止碳化物析出,THERMTEC公 司采用的不锈钢带连续

6、退火冷却工艺,首先将带钢 以14”C/s速率进行冷却将带钢从115O冷却到 900U,因为在这一阶段带钢的冷却强度不能太强, 否则带钢边部容易产生变形,所以这段的冷却速率 可以慢点,以控制板形为主要目的.然后以5O/s 速率进行快速冷却使带钢从900冷却到500.再 趣三:堰匿 用水喷淋冷却带钢从500冷却到80,最后经干 燥段烘干出炉.图2为宝新四期不锈钢热带退火炉 的工艺曲线. 早期的退火炉的设计或炉子控制,带钢加热时 间的计算一般根据现有的炉子套用或根据带钢的厚 度选用经验值24rain/ram,通过这种方法来确定 带钢的加热时间和设计的炉子长度不能够精确地在 炉子上实现计算机控制.现代

7、不锈钢带连续退火炉 工艺控制通过电子计算机对钢带的工艺过程进行数 学模拟,精确计算出带钢的规格,材质,炉子各工艺 段长度,炉膛温度,冷却介质温度,流量与带钢温度, 速度之间的匹配关系,并以此为依据来确定炉子的 退火工艺参数,便可明显提高炉子的生产效率,获得 良好的总体经济效益. 3现代不锈钢带悬索式连续退火炉设备特点 不锈钢带悬索式连续退火炉是目前广为使用的 退火设备,其特点是钢带在炉内呈水平状态.边加热 边前进,炉子结构由预热段,加热段,冷却段和干燥 段构成,早期的不锈钢悬索式退火炉分成加热室和 冷却室两部分,被加热到规定温度,并在这一温度保 温一段时间,然后进入冷却段快速冷却.这种炉形 把

8、预热段和加热分割成若干段,各炉子段单独排烟 不利于余热回收而且排烟系统结构复杂,不利于做 成大型化的炉型.如图3所示. 冷却殷 堕垫丝I垫星坦宴堡冷圭段 / / f;l =正棒.一 鞠嘲一商瞄酷; 图3不锈钢带悬索式连续退 火炉 图4宝新四期不锈钢热带退 火炉的机组 图4为宝新四期不锈钢热带退火炉的机组图.是现代典型的炉型结构与早期的炉子各炉段单独排 2004年第1期上海宝钢工程设计37 烟有很大的进步,现在的炉子将加热段炉膛上部全 部连通,使烟气全部流入预热段对带钢进行预热,充 分利用烟气余热,提高炉子的热效率. 随着炉子的生产能力的不断提高,使得炉子的 长度越来越长,如宝新四期3号退火机组

9、炉子总长 度达175.5m,生产能力147t/h,为了解决带钢在炉 内的跑偏问题,在炉子加热段出口处须对带钢进行 纠偏,保证带钢在炉内居中. 对于这种高产的连续退火炉的一个重要的要求 是能在很短的时间内更换炉棍,不让整条线等侯.为 了实现这一目标,在现代不锈钢悬索式连续退火炉上 配备了广泛采用圆盘辊架,图5为圆盘辊架示意图. 支撑辊圆盘辊 -x r,D0卜_多lI ll =% 0 :=一 J 00 L 圆盘辊架 图5为圆盘辊架示意图 圆盘辊的工作过程是当上面的工作辊损坏需要 更换时,这时带钢的速度适当下降,与圆盘辊的线速 度一至,放开锁紧装置,旋转圆盘辊将下辊变为上 辊,再锁紧圆盘辊,带钢升速

10、到正常速度,便可更换 损坏的支撑辊.这种辊架与早期的不锈钢悬索式连 续退火炉设计比较,既能承受不锈钢生产线较高的 炉子操作温度,又能有效地避免带钢支撑机构的的 过热,延长辊子的寿命. 为了满足工艺对带钢实现分阶段带钢的冷却要 求,冷却介质可以用水,也可以采用高效空气冷却系 计上可以根据工艺要求自由选择玲却介质.从现代 不锈钢连续退火炉的冷却段的设计来看在冷却初期 即1130900均采用较弱的冷却速率约15/S 左右,这段作用主要以控制板形为主,在900 500时采用强冷却,冷却速率达4O5O/S以避 免碳化物析出,冷却介质现在一般采用空气加水喷 雾冷却,既用高压空气将水雾化,与高速空气一起通

11、过喷嘴喷出进行冷却,它以空气作为媒介,利用气相 和液相的速度差产生的剪切力使水变成细微的液滴 群来进行冷却.最后从50080采用喷水冷却将 水在一定压力下通过喷嘴喷出.在流速很高的情况 下,流体被切断而形成液滴群,射向带钢表面.近几 年来在冷带连续退火炉的冷却段的设计为了避免冷 却段内的支撑辊损坏带钢表面,采用气垫冷却系统即 用高压空气对带钢进行冷却,通过带钢上下两面的空 气压力和流量控制带钢的位置和各冷却段的温度. 从冷却段的设计与常规设计相比采用最有效冷却形 式,在满足工艺要求的前提下尽可能缩短冷却时间, 从而减少炉子段长度降低投资成本,提高生产效益. 在宝新四期热带退火炉中对冷却废气的排

12、放装 置作巧妙的设计,将冷却段的下部有机地整合了一 套湿法洗涤系统它能有效地除去冷却废气中的氧化 铁皮和灰尘.可以省掉另外设置除尘系统大大地减 少了投资费用. 4结论 随着不锈钢连续退火工艺技术的不断改进和工 艺控制要求不断提高,为了保证不锈钢带的材质性 能,投资方对炉子设备的设计要求来越高,现代不锈 钢悬索式退火炉的特点就是满足高退火质量,高生产 速度,在线设备维护,精确的工艺过程控制,严格的废 气排放要求,低的能耗,降低投资成本和运行成本. 统,当然也可以两者兼而用之,因此,在冷却段的设参考文献(略) 宝钢集团上海五钢不锈钢短流程钢厂顺利投产 宝钢集团上海五钢新建年产能为35万t的短 流程钢厂于2003年的1O月31日完全按计划进入 热试阶段,成功生产出的第一批热轧棒材,顺利进入 冷床.与此同时,方坯连铸机也顺利浇铸出