專利名稱：一種熱鍍鋅退火工藝和高溫退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，是熱處理的方法，特別一種鍍鋅線采用的 熱鍍鋅退火工藝和高溫退火爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)鍍鋅工藝中，擁有各種退火工藝，比較著名的有全輻射管的美鋼
聯(lián)法；利用無氧化明火將帶鋼直接加熱到退火溫度的Selas法；無氧化明 火將帶鋼加熱至相變溫度以前，用于去除軋制乳化油的改良森吉米爾法。
Selas法宗旨就是將帶鋼在控制氣氛的無氧化爐中直接加熱到退火溫 度，接較短輻射管均熱爐，但該加熱爐和均熱爐需要分段供熱，帶鋼完成 均熱后進(jìn)入冷卻段；達(dá)到縮短爐長、節(jié)約成本的目的。
改良森吉米爾法宗旨就是將帶鋼在控制氣氛的無氧化爐中加熱到 68(TC后，接較長的輻射管加熱爐和輻射管均熱爐，帶鋼完成均熱后進(jìn)入 冷卻段；達(dá)到在無氧化爐中蒸發(fā)軋制乳化油、縮短爐長、節(jié)約成本的目的。
傳統(tǒng)工藝曲線見附圖1:帶鋼在控制氣氛的無氧化爐中加熱到680'C， 在輻射管或馬弗加熱爐中繼續(xù)加熱到730-78(TC，在輻射管均熱爐帶鋼完 成均熱后進(jìn)入冷卻段，快速冷卻至460-480°C。
上述二種無氧化爐的共同特點都是利用明火無氧化爐來提高產(chǎn)量，縮 短爐長，提高能源利用率。其功能除燃燒氣氛為不完全燃燒的無氧化控制 氣氛外，還必須將未燃燒的成分燒掉，因此出口設(shè)有輔助燃燒設(shè)備。
傳統(tǒng)的無氧化爐見附圖2:控制空燃比的供熱燒嘴1，空氣過剩系數(shù) 為0.92;補(bǔ)燃用燒嘴2，補(bǔ)入剩余的空氣，將未燃燒的成分燒掉。
需要強(qiáng)調(diào)的是明火無氧化爐為帶鋼提供了最少75%以上的熱量，而輻 射管加熱爐和輻射管均熱爐僅用小于25%的供熱來完成帶鋼的保溫及不同鋼種退火溫度的升溫(CQ73(TC， DQ78(TC)。帶鋼進(jìn)入高溫區(qū)后為有效 避免被加熱表面的氧化和脫碳，這就要求燃燒系統(tǒng)產(chǎn)物與被加熱物體完全 分開，因此均熱爐多采用輻射管或馬弗加熱方式。 其存在如下問題
1) 傳統(tǒng)熱鍍鋅工藝為前無氧化加熱爐將帶鋼加熱到680 — 730。C后， 后續(xù)輻射管或馬弗爐完成帶鋼的二次升溫，設(shè)備繁瑣，投資較大。
2) 上述背景技術(shù)是傳統(tǒng)的熱鍍鋅退火工藝，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種鍍 鋅生產(chǎn)線，技術(shù)成熟；但針對帶寬較小(帶寬小于500rara)的生產(chǎn)線為解 決投資的問題，多在均熱段采用傳統(tǒng)再加熱的馬弗爐，由于馬弗爐受到高 溫再加熱的局部熱點影響，會出現(xiàn)頻繁的溫度波動，其壽命往往較短，致 使生產(chǎn)線不能穩(wěn)定運(yùn)行；設(shè)備二次投入較大，生產(chǎn)維護(hù)量較大。
3) 受到馬弗爐長度的限制，傳統(tǒng)的退火爐根據(jù)馬弗爐的長度，會分 為數(shù)個單獨的加熱爐，又受到熱回收設(shè)備的限制，排煙溫度較高，熱能利 用率很低。
4) 目前蓄熱式燃燒技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了非常成熟的階段，但在保 護(hù)氣氛的退火爐上大量實現(xiàn)蓄熱式燃燒尚無先例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種熱鍍鋅退火工藝和高溫退火爐。將帶鋼 在無氧化蓄熱式加熱爐中加熱；加熱后的帶鋼進(jìn)入不供熱的保溫爐，使帶 鋼完成還原、再結(jié)晶退火；完成再結(jié)晶退火后，帶鋼進(jìn)入快速冷卻段，冷 卻后經(jīng)轉(zhuǎn)向輥室進(jìn)入鋅鍋?？山档鸵淮瓮顿Y成本30%以上，同時節(jié)能30 %以上?？梢詮V泛應(yīng)用在鍍鋅線的熱鍍鋅退火工藝上。
本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)a)將帶鋼在控制氣氛的無氧化蓄熱式加熱 爐中加熱到78(TC或者更高；b)加熱后的帶鋼進(jìn)入不供熱的保溫爐，該保 溫爐通入氨分解氣體，使鍍鋅帶鋼處于75%氫氣的強(qiáng)還原氣氛中，完成還 原、再結(jié)晶退火；c)完成再結(jié)晶退火后，鍍鋅帶鋼進(jìn)入快速冷卻段，冷卻到460 48(TC經(jīng)轉(zhuǎn)向輥室進(jìn)入鋅鍋。
退火工藝所使用的高溫退火爐包括無氧化蓄熱式加熱爐、不供熱的保 溫爐和快速冷卻段。無氧化蓄熱式加熱爐提供100%的供熱，帶鋼的加熱 是通過爐體耐火材料及不完全燃燒廢氣的綜合輻射完成加熱的。燃燒室完 全獨立于爐膛和帶鋼的位置，是外置的燃燒室。外置燃燒室以通道與爐膛 相通，燃?xì)庠诠崛紵也捎脽o氧化燃燒方式，燃燒產(chǎn)物出供熱燃燒室后 進(jìn)入爐膛，通過爐頂及爐氣的綜合輻射對帶鋼進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入處于蓄 熱狀態(tài)的燃燒室，完成熱量回收。后續(xù)保溫爐不再供熱；保溫爐和后續(xù)快 速冷卻段的結(jié)構(gòu)在安全考慮上最大限度適用于高氫還原氣氛；其結(jié)構(gòu)都是 考慮在高氫氣含量下，不產(chǎn)生安全隱患。
本發(fā)明工藝的退火曲線完全不同于傳統(tǒng)熱處理工藝，不設(shè)二次升溫的 再加熱爐，配合絕熱性能良好的保溫爐隔熱層，使鋼帶溫度下降緩慢，帶 溫的緩慢下降是由于爐體散熱造成的，退火時間完全根據(jù)退火后的帶鋼機(jī) 械性能而定，從而達(dá)到節(jié)能和降低設(shè)備投資的作用。
本發(fā)明可降低一次投資成本30%以上，同時節(jié)能30%以上。


圖1為傳統(tǒng)鍍鋅工藝的退火溫度曲線圖2為傳統(tǒng)補(bǔ)燃式無氧化爐示意圖3為本發(fā)明鍍鋅工藝的退火溫度曲線圖4為無氧化蓄熱式原理圖5為本發(fā)明的高溫退火爐全線布置圖。
圖中件l為供熱燒嘴，件2為補(bǔ)燃用燒嘴，件3a、 3b為左側(cè)蓄熱 器和右側(cè)蓄熱器，件4a、 4b為左側(cè)燃燒室和右側(cè)燃燒室，件5a、 5b為左 側(cè)補(bǔ)燃燒嘴和右側(cè)補(bǔ)燃燒嘴，件6為爐膛，件7為換向閥，件8為保溫爐， 件9為快速冷卻段。件10為無氧化加熱爐。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖3、 4和5對本發(fā)明的具體實施例作進(jìn)一步說明 1)高溫退火爐包括無氧化蓄熱式加熱爐10、不供熱的保溫爐8和快 速冷卻段9。
無氧化蓄熱式加熱爐10:該加熱爐設(shè)有成對布置的獨立于爐膛的外置
燃燒室4a、 4b，分別成對設(shè)在爐膛6兩側(cè)，成對的外置燃燒室的蓄熱器 3a、 3b外接換向閥7，通過換向閥7進(jìn)行控制，輪換成為供熱燃燒室和蓄 熱燃燒室；空氣過剩系數(shù)控制在0.9左右，燃?xì)庠诠崛紵也捎貌煌耆?燃燒的無氧化燃燒方式，燃燒產(chǎn)物出供熱燃燒室后以不完全燃燒的狀態(tài)進(jìn) 入爐膛，對帶鋼進(jìn)行加熱。加熱爐的蓄熱器，包括空氣蓄熱器和煤氣蓄熱 器，根據(jù)燃料情況也可采用助燃空氣單蓄熱。蓄熱體為蜂窩磚或蓄熱球； 支撐體，為金屬鑄造的多縫爐篦子，爐篦子對蓄熱體的支撐，可確保氣流 暢通。由左側(cè)燃燒室4a燃燒，右側(cè)燃燒室4b蓄熱為例進(jìn)行說明，燃料及 助燃空氣首先進(jìn)入蓄熱器3a進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入左側(cè)燃燒室4a進(jìn)行混合 燃燒，在左側(cè)燃燒室4a中完成不完全燃燒的燃燒產(chǎn)物進(jìn)入爐膛6之后， 通過爐體及爐氣對帶鋼進(jìn)行加熱，此時爐膛6內(nèi)的氣氛為不完全燃燒的無 氧化氣氛，燃燒產(chǎn)物在完成對帶鋼加熱后進(jìn)入處于蓄熱狀態(tài)的右側(cè)燃燒室 4b，由補(bǔ)燃燒嘴5b在進(jìn)入蓄熱器3b前補(bǔ)入剩余空氣量，將沒有燃燒干凈 的煙氣燒干凈，然后進(jìn)入處于蓄熱器3b，完成熱量回收。經(jīng)過一段時間后 通過換向閥完成氣流往復(fù)換向。下一個過程的狀態(tài)改變?yōu)橛覀?cè)燃燒，左側(cè) 蓄熱。燃料及助燃空氣首先進(jìn)入蓄熱器3b進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入左側(cè)燃燒 室4b進(jìn)行混合燃燒，在左側(cè)燃燒室4b中完成不完全燃燒的燃燒產(chǎn)物進(jìn)入 爐膛6之后，通過爐體及爐氣對帶鋼進(jìn)行加熱，此時爐膛內(nèi)的氣氛為無氧 化氣氛，燃燒產(chǎn)物在完成對帶鋼加熱后進(jìn)入處于蓄熱狀態(tài)的燃燒室4a，由 補(bǔ)燃燒嘴5a在進(jìn)入蓄熱器3a前補(bǔ)入剩余空氣量，將沒有燃燒干凈的煙氣 燒干凈，然后進(jìn)入處于蓄熱器3a，完成熱量回收。經(jīng)過一段時間后通過換 向閥完成氣流往復(fù)換向。加熱爐的蓄熱器，包括空氣蓄熱器和煤氣蓄熱器，根據(jù)燃料情況也可采用助燃空氣單蓄熱，蓄熱體為蜂窩磚或蓄熱球。
帶鋼是在燃料處于不完全燃燒的過程中在爐膛6中完成加熱的，而對 未完全燃燒的廢氣進(jìn)行二次空氣的補(bǔ)入是完全獨立于爐膛6的。
進(jìn)入保溫爐8:采用高合金馬弗結(jié)構(gòu)，外采用陶瓷纖維毯進(jìn)行絕熱，
同時設(shè)計為分段結(jié)構(gòu)，便于安裝及更換。
帶鋼經(jīng)冷卻段9: ZL. 02252596. 3，設(shè)計結(jié)構(gòu)適應(yīng)高氫氣環(huán)境，同時設(shè) 計為分段結(jié)構(gòu)，便于安裝及更換。
2)帶鋼在控制氣氛的無氧化蓄熱式加熱爐10中加熱到780°C-85CTC 或者更高；然后進(jìn)入保溫爐8，該保溫爐通入氨分解氣體，因此該段帶鋼 處于75%氫氣的強(qiáng)還原氣氛中，完成還原、再結(jié)晶退火，該段不再供熱， 溫度降低至680 — 73(TC;完成再結(jié)晶的過程后，帶鋼經(jīng)冷卻段9冷卻到 480°C，經(jīng)轉(zhuǎn)向輥室進(jìn)入鋅鍋。
100%供熱的無氧化蓄熱式加熱爐10，與后面的爐段完全分開，爐壓 波動不會對后面的爐段造成影響。
本發(fā)明工藝的退火曲線完全不同于傳統(tǒng)熱處理工藝，將帶鋼加熱到高 于傳統(tǒng)退火溫度IOO—150°C的水平，然后充分利用帶鋼自身所攜帶的顯熱
來完成退火過程中其他爐段的供熱要求，而帶鋼的還原又在高氫氣條件下 完成，帶鋼在保溫段及快速冷卻段的熱處理都是在高氫氣的環(huán)境下完成 的，從而達(dá)到節(jié)能和降低設(shè)備投資的雙重效果。不供熱的保溫段，充分利 用帶鋼顯熱，同時，配合絕熱性能良好的保溫爐隔熱層，使鋼帶溫度下降 緩慢，帶溫的緩慢下降是由于爐體散熱造成的，退火時間完全根據(jù)退火后 的帶鋼機(jī)械性能而定，從而達(dá)到節(jié)能和降低設(shè)備投資的作用。本發(fā)明可以 廣泛應(yīng)用在鍍鋅線的熱鍍鋅退火工藝上。
權(quán)利要求
1、一種熱鍍鋅退火工藝，為無氧化蓄熱式高溫退火工藝，其特征在于將帶鋼在無氧化蓄熱式加熱爐中加熱；加熱后的帶鋼進(jìn)入不供熱的保溫爐，使帶鋼完成還原、再結(jié)晶退火；完成再結(jié)晶退火后，帶鋼進(jìn)入快速冷卻段，冷卻后經(jīng)轉(zhuǎn)向輥室進(jìn)入鋅鍋。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的退火工藝所使用的高溫退火爐，其特征 在于高溫退火爐包括無氧化蓄熱式加熱爐、不供熱的保溫爐和快速冷卻 段工藝為將帶鋼在控制氣氛的無氧化蓄熱式加熱爐中加熱到78(TC甚至 更高；加熱后的帶鋼進(jìn)入不供熱的保溫爐，該保溫爐通入氨分解氣體，使 鍍鋅帶鋼處于75%氫氣的強(qiáng)還原氣氛中，完成還原、再結(jié)晶退火；完成再結(jié)晶退火后，帶鋼進(jìn)入高氫快速冷卻段，冷卻到460 48(TC。
3、 如權(quán)利要求2所述的退火工藝所使用的高溫退火爐，其特征在于無氧化蓄熱式加熱爐設(shè)有成對布置的獨立于爐膛的外置燃燒室，分別成對 設(shè)在爐膛的兩側(cè)，成對的外置燃燒室的蓄熱器外接換向閥，通過換向閥門 進(jìn)行控制，輪換成為供熱燃燒室和蓄熱燃燒室，外置燃燒室以通道與爐膛 相通，燃?xì)庠诠崛紵也捎脽o氧化燃燒方式，燃燒產(chǎn)物出供熱燃燒室后 進(jìn)入爐膛，對帶鋼進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入處于蓄熱狀態(tài)的燃燒室，完成熱量 回收，同時完成對不完全燃燒產(chǎn)物的補(bǔ)燃，爐膛內(nèi)爐氣通過換向閥完成氣 流往復(fù)換向。加熱爐的蓄熱器，包括空氣蓄熱器和煤氣蓄熱器，根據(jù)燃料 情況也可采用助燃空氣單蓄熱，蓄熱體為蜂窩磚或蓄熱球。
4、 如權(quán)利要求2所述的的退火工藝所使用的高溫退火爐，其特征在于100%供熱的無氧化蓄熱式加熱爐與后面的爐段完全分開，爐壓波動不會對后面的爐段造成影響。
5、 如權(quán)利要求3所述的的退火工藝所使用的高溫退火爐，其特征在于無氧化蓄熱式退火爐燃燒采用不完全燃燒方式，同時還設(shè)有對不完全 燃燒產(chǎn)物的補(bǔ)燃燒嘴。
6、 如權(quán)利要求2所述的退火工藝所使用的高溫退火爐，其特征在于不供熱的保溫爐設(shè)計為分段的高合金馬弗結(jié)構(gòu)，外包耐火材料。
7、 如權(quán)利要求2所述的退火工藝所使用的高溫退火爐，其特征在于快速冷卻段設(shè)計結(jié)構(gòu)為分段結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高合金鋼外密封焊接，外包耐火 材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，是熱處理的方法，特別一種鍍鋅線采用的熱鍍鋅退火工藝和高溫退火爐。將帶鋼在無氧化蓄熱式加熱爐中加熱；加熱后的帶鋼進(jìn)入不供熱的保溫爐，使帶鋼完成還原、再結(jié)晶退火；完成再結(jié)晶退火后，帶鋼進(jìn)入快速冷卻段，冷卻后經(jīng)轉(zhuǎn)向輥室進(jìn)入鋅鍋。退火工藝所使用的高溫退火爐包括無氧化蓄熱式加熱爐、不供熱的保溫爐和快速冷卻段。本發(fā)明可降低一次投資成本30％以上，同時節(jié)能30％以上?？梢詮V泛應(yīng)用在鍍鋅線的熱鍍鋅退火工藝上。
文檔編號C21D9/56GK101435018SQ200710092988
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者楊柏松 申請人:重慶賽迪工業(yè)爐有限公司