【文章內(nèi)容簡介】 的情況下，要以理論空氣量使燃料完全燃燒是很困難的。在 實際生產(chǎn)中，需要用比理論值高的空氣量。空燃比：實際用空氣量 /理論所需空氣量， 是燃燒管理的重要指標(biāo)?？杖急仍礁?，燃料越容易完全燃燒，但是排氣和熱損失也 相應(yīng)增加。 ? 在帶鋼加熱過程中，控制好空燃比將是既保證燃料充分燃燒，又盡可能 減少熱損失的關(guān)鍵。退火爐各爐段的空燃比設(shè)定是不同的，在接近爐子入口的區(qū)段 設(shè)定為 ，朝向爐出口的區(qū)段提高到 或 。空燃比的控制是通過爐內(nèi)氧含量 的控制來實現(xiàn)的，兩者關(guān)系見 下 圖。 根據(jù)空燃比的設(shè)定原則和 上 圖所顯示的氧含量與空燃比的關(guān)系，連續(xù)退火 爐的加熱段氧含量應(yīng)控制在 2～ 6％之間。 ? 退火爐溫度的設(shè)定 ? 不銹鋼的熱處理的目的是改變其物理性能、機械性能，消除殘余應(yīng)力及恢復(fù)由 于加工和加熱而受到嚴(yán)重影響的最大抗腐蝕能力。通常情況下，同一熱處理工藝既 要得到滿意的抗腐蝕能力又要得到最佳的機械性能。 ? 冷軋后的不銹鋼退火主要目的是加熱再結(jié)晶退火，退火爐的退火溫度設(shè)定必需能使鋼充分軟化，再結(jié)晶完全。奧氏體鋼的再結(jié)晶一般從 900℃ 開始，在 1050~1200℃之間完成，鐵素體不銹鋼的再結(jié)晶一般從 600℃ 開始，在 900~950℃ 之間完成。隨 著溫度的升高，晶粒粗化，硬度降低，如果晶粒過于粗大，不僅使帶鋼表面粗糙， 而且會影響加工性能，對耐晶間腐蝕也有影響。所以，根據(jù)鋼種的退火特性，奧氏 體的退火溫度控制在 1050～ 1150℃ 之間，鐵素體的退火溫度控制在 850～ 900℃ 之間。 ? 本文根據(jù) A 廠實際生產(chǎn)的厚度為 ，寬度為 1250mm 的奧氏體 304 不銹鋼， TV 值為 ，寬度為 1250mm 的鐵素體 430 不銹鋼， TV 值為 的要求，進行分析研究其退火爐段的組成 和長度的設(shè)定。奧氏體 304 不銹鋼的退火冷卻曲線見 下 圖 。 圖中上面一條曲線為爐膛的溫度曲線，下面一條曲線為帶鋼的退火和冷卻溫度曲線。 ? 鐵素體 430 不銹鋼的退 火冷卻曲線見 下 圖。 ? 從上述退火冷卻曲線可以看出，帶鋼在退火爐內(nèi)的溫度隨加熱時間而逐漸升高，加熱到所需的熱處理溫度后進行快速冷卻。爐膛的溫度是根據(jù)所退火的帶鋼的溫度 要求設(shè)定的，同時，為采用較大的溫度落差進行加熱，縮短加熱時間的要求以及保 護爐體設(shè)備，爐膛溫度的設(shè)定比帶鋼退火溫度要略高 100～ 150℃ ，由此選定該退火 爐的爐膛最高溫度為 1250℃ 是比較合適的。 ? 冷卻工藝和冷卻介質(zhì)的選取 ? 不銹鋼退火后的冷卻工藝有各種不同的型式。目前，世界上實際應(yīng)用比較成功 的冷卻方式有兩種 ： ? 一種是常規(guī)支撐輥冷卻方式，其冷卻段內(nèi)有帶鋼支撐輥，適合厚度＞ 帶鋼；由于有支撐輥托住帶鋼，不會因帶鋼的重力影響而出現(xiàn)垂帶現(xiàn) 象，但因帶鋼表面和輥子表面直接接觸，一旦輥子表面有雜質(zhì)或發(fā)生變形，就容易 在帶鋼表面產(chǎn)生輥印。 ? 另外一種是氣墊式冷卻方式：其冷卻段內(nèi)沒有帶鋼支撐輥， 采用氣流來托住帶鋼，以減少帶鋼和輥子的接觸，提高帶鋼表面質(zhì)量。但是，氣墊式冷卻一般只適用于薄規(guī)格的帶鋼（厚度 ≤），而且控制比較困難，如果帶鋼過厚，采用氣墊式冷卻時容易形成垂帶現(xiàn)象，影響帶鋼表面質(zhì)量。 除冷卻方式外，冷卻介質(zhì)的選用也很重要，從不銹鋼冷卻速率與碳含量的關(guān)系可以看出，含碳量越高要求其冷卻速率越大，而冷卻速率的高低與所選取 的冷卻介質(zhì)密切相關(guān)。各種冷卻介質(zhì)的比較見 下 表。 ? 本文根據(jù) A 廠實際生產(chǎn)的厚度為 ，寬度為 1250mm 的奧氏體 304 不銹鋼的要求，進行分析研究其冷卻工藝和冷卻介質(zhì)的選擇。 冷卻方式的選擇：帶鋼的厚度為 ，遠(yuǎn)大于氣墊式冷卻工藝的適用范圍，而且其產(chǎn)品表面等級為普通的 2B 或 2D 產(chǎn)品，表面質(zhì)量要求相對較低，所以選用常 規(guī)支撐輥冷卻工藝比較合適。 ? 冷卻介質(zhì)的選擇：奧氏體不銹鋼，為避免其碳化物在晶界析出而產(chǎn)生敏化，對 其產(chǎn)品的耐腐蝕性有明顯的影響，帶鋼溫度在 850～ 500℃ 之間必須快冷，從退火曲線可以看出，退火后的溫度高達(dá) 900～ 1150℃ ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出快速冷卻的 溫度范圍，但如果在該范圍內(nèi)對帶鋼進行強制冷卻，帶鋼容易產(chǎn)生變形，為控制板 形，在設(shè)計時一般先采用冷卻效果差的空氣作為冷卻介質(zhì)，將帶鋼以 14℃ /s 左右的 冷卻速率從 1150℃冷卻到 900℃ 左右。 ? 當(dāng)帶鋼冷卻到 900℃ 以下時，選用冷卻效果最好的水作為冷卻介質(zhì)，以大于 50℃ /s 速率從將帶鋼從 850℃ 快速冷卻到 500℃ 。此后帶鋼的性能和組織已經(jīng)比較穩(wěn)定，可以采用水噴淋冷卻方式將帶鋼從 500℃ 冷卻到 80℃ 以下，以避免帶鋼溫度過高而損壞后續(xù)的設(shè)備。但在實際生產(chǎn)時，因冷帶退火 酸洗后的帶鋼是最終成品，選用水冷對帶鋼表面質(zhì)量會有一定的影響，所以，通常 不采用水冷而采用霧冷的冷卻方式。 ? 鐵素體不銹鋼根據(jù)其材料特性，不宜急冷，在設(shè)備允許的條件下盡量以較小的 溫度梯度進行冷卻。 ? 根據(jù)實驗結(jié)果，奧氏體 304 不銹鋼的冷卻速率與帶鋼的厚度關(guān)系見 下 圖。 ? 據(jù)冷卻速率與帶鋼厚度的關(guān)系可以看出，帶鋼越厚，其所需的冷卻時間越長， 所適應(yīng)的冷卻速率越低，對于厚度為 的奧氏體不銹鋼其帶鋼運行速度為110m/min，帶鋼溫度在 850℃ ～ 500℃ 之間時的冷卻速率選擇為 65～ 70℃ /s 是比較合 適的。但實際所生產(chǎn)的鋼種和規(guī)格不可能是單一的，其厚度范圍大都在 ～，帶鋼運行速度范圍在 50～120m/min 之間，針對該不同的鋼種和不同規(guī)格帶鋼的冷卻要求，冷卻段內(nèi)采用空冷＋水冷 /高壓霧冷的冷卻方式是比較經(jīng)濟可行的。 ? 從實際應(yīng)用情況看，目前國內(nèi)的幾家大型生產(chǎn)廠，如寧波寶新、寶鋼不銹鋼分公司、上?？颂敳?、太鋼等均采用該冷卻工藝，而且應(yīng)用情況良好。本文所針對的 A 廠的退火爐冷卻段采用了空冷＋高壓霧冷的冷卻方式，其空冷段出口處帶鋼的實測 溫度為 150～ 180℃ ，霧冷段出口處帶鋼的實測溫度為 75～ 80℃ ，實踐表明該冷卻方 式的冷卻效果是比較好的。 連續(xù)退火爐的爐段尺寸的設(shè)定 ? 本文所研究的不銹鋼帶臥式連續(xù)退火爐是目前廣為使用的退火設(shè)備，其特點是 鋼帶在爐內(nèi)呈水平狀態(tài)，邊加熱邊前進，退火爐主要由斷帶處理水冷卻段、輻射預(yù) 熱段、加熱段、冷卻段、干燥段等組成。退火爐的爐段尺寸和爐子的總長度主要根 據(jù)產(chǎn)量和帶鋼運行速度以及帶鋼的懸垂曲線而定，爐堂的寬度視所生產(chǎn)的帶鋼寬度 而定。爐膛的高度和燒嘴的布置是由帶鋼的懸垂曲線進行設(shè)定的。 ? 帶鋼懸垂曲線 ? 不銹鋼在連續(xù)退火爐內(nèi)進行退火時應(yīng)考慮高溫下帶材的特性、爐體構(gòu)造、前后 設(shè)備等因素來設(shè)定適當(dāng)?shù)臓t內(nèi)張力，根據(jù)以往的試驗和實際的經(jīng)驗，臥式爐的爐內(nèi) 帶鋼單位張力最小按照 ~4N/mm2 進行設(shè)計。但為了改善薄規(guī)格產(chǎn)品的對中，防止 帶鋼在爐內(nèi)跑偏，在設(shè)計過程將帶鋼張力提高到 5～ 8 N/mm2。 ? 懸垂曲線是指一定長度的帶在特定的張力控制下的懸垂度。懸垂曲線是根據(jù)試 驗測試得出的。以厚度為 ，寬度為 1250mm 的奧氏體 304 不銹鋼為例，經(jīng)測 試得出其在不同張力下的懸垂曲線見 下圖。 ? 上 圖曲線只表明某種規(guī)格產(chǎn)品的懸垂度，在實際生產(chǎn)中不可能對每種產(chǎn)品都進 行試驗，而且爐子設(shè)計也不可能根據(jù)每種帶鋼的懸垂曲線進行設(shè)定長度。 ? 在實際的生產(chǎn)過程種，退火爐的爐段長度是根據(jù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品的平均規(guī)格和預(yù) 設(shè)定的最小爐內(nèi)張力進行計算的。不同規(guī)格的帶鋼在爐內(nèi)的張力和懸垂度控制要借 助計算機的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所輸入的帶鋼的厚度，寬度，預(yù)設(shè)定長度和張力進行在 線實時自我學(xué)習(xí)和修正，使帶鋼以最佳的狀態(tài)進行退火處理。 ? 爐膛寬度的設(shè)定 ? 爐膛寬度主要根據(jù)所生產(chǎn)的最寬帶鋼的寬度進行設(shè)定。在爐膛寬度設(shè)計時，考 慮到帶鋼在臥式爐內(nèi)運行時會出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，爐膛的寬度設(shè)計要比實際最寬帶鋼大， 其設(shè)計余量還需根據(jù)機組的帶鋼跑偏檢測和糾偏裝置的能力。 ? 以最寬帶鋼寬度為 1600mm，單側(cè)最大糾偏范圍為 200mm 為例，其爐膛寬度選取如下： ? 爐膛寬度＝ (最大帶鋼寬度＋糾偏范圍 2 側(cè) )安全系數(shù) ? ＝ [1600(mm)+200(mm) 2] ? ＝ 2400mm ? 在實際爐膛寬度設(shè)定時，單側(cè)最大帶鋼糾偏范圍根據(jù)實際所選用的跑偏檢測和糾 偏裝置進行選取，其值在 150～ 200mm 之間。安全系數(shù)的選擇可以根據(jù)實際操作人 員的水平和今后生產(chǎn)過程中來料的板型的好壞程度進行選取。 ? 本文所針對的 A 廠的最大產(chǎn)品寬度為 1600mm，其退火爐爐膛的寬度即設(shè)定為2300mm，根據(jù)長時間的運行情況看，該寬度能夠滿足生產(chǎn)的需求。 ? 爐膛高度和爐段長度的設(shè)定 ? 爐膛高度和爐段長度是根據(jù)生產(chǎn)帶鋼的規(guī)格和懸垂曲線進行設(shè)定的。其設(shè)定原 則是根據(jù)帶鋼加熱的特性，帶鋼的最低懸垂點距燒嘴的距離必需大于 650mm，爐膛 的高度通常按照生產(chǎn)時帶鋼懸垂度的 ~ 倍進行選取。 ? 爐段長度的設(shè)定：以 上 圖的曲線為設(shè)定依據(jù)，根據(jù)圖中的曲線，生產(chǎn)規(guī)格，寬度為 1250mm 的不銹鋼產(chǎn)品，爐內(nèi)最小張力為 5N/mm2，爐膛高度為帶鋼 垂度的 倍時，其各爐段的長度和爐膛高度的設(shè)定見 下 表。 ? 根據(jù) 上 表，退火爐的熱預(yù)段高度為 2190mm，加熱段高度為 1700mm。同時為了便于今后爐內(nèi)設(shè)備的檢修，根據(jù)人員通行的凈空要求，爐膛高度凈空需大于 ， 所以退火爐的爐膛高度在滿足最大帶鋼懸垂高度的前提下需結(jié)合檢修的凈空要求進行選取，即選取爐膛高度為 2200mm 是比較合適的。 ? 加熱段數(shù)量的選擇 ? 根據(jù)目前的市場情況，不銹鋼的消耗量逐年遞增，不銹鋼的產(chǎn)量也在不斷的擴 大。一條不銹鋼退火酸洗線的產(chǎn)量主要取決于退火爐的 TV 值，在生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格既定 的情況下， TV 值的大小決定了加熱段的總長度。而加熱段的長度與不銹鋼產(chǎn)品的退 火曲線密切相關(guān)。 ? 以退火曲線和爐段長度設(shè)定表為基礎(chǔ)，該退火爐加熱段的數(shù)量的 計算如下： ? 1）帶鋼從 0℃ 加熱到 1150℃ 帶鋼在爐內(nèi)運行的長度為 120m，即加熱段的總長 度為 120m。 ? 2）帶鋼進入加熱段時經(jīng)預(yù)熱段預(yù)熱到 300～350℃ 左右，則實際所需加熱段長度 為加熱段總長－預(yù)熱段的長度，即 120(m)－ 30(m)=90m。 ? 3）加熱段數(shù)量＝加熱段總長度 /每段長度 ? ＝ 90(m)/(m)＝ 段 因爐段的選取只能是整數(shù)，故該退火爐的加熱段數(shù)選取 5 段是比較合適的。 ? A 廠的退火爐加熱段即分為 5 段，每段長 20m，與上述設(shè)定原則是比較符合的。 ? 冷卻段數(shù)量的選取 ? 退火后的冷卻對材料的性能和板形都有很大的影響，而且不同的鋼種和產(chǎn)品厚 度的冷卻條件不同，在設(shè)定冷卻條件時必需十分慎重，特別是冷卻速率和冷卻均勻 性的控制。冷卻方式和冷卻段的設(shè)置取決于產(chǎn)品的冷卻曲線。 ? 以奧氏體 304 不銹鋼冷卻速率與帶鋼厚度、冷卻時間的關(guān)系和爐段 長設(shè)定為基礎(chǔ)，該退火爐冷卻段的數(shù)量計算如下： ? 1）帶鋼從 1150℃ 冷卻到 100℃ 左右，所需的冷卻時間為 28～ 130s。 ? 2）根據(jù) 節(jié)所設(shè)定的退火爐的 TV 值和機組速度，可知， ? 1mm 厚的奧氏體 304 不銹鋼的速度 ? ＝ 110()/() ? ＝ 110m/min ? 5mm 厚的奧氏體 304 不銹鋼的速度 ? ＝ 110()/5(mm) ? ＝ 22m/min ? 3) 冷卻段的總長＝帶鋼運行速度冷卻時間 ? ＝ (22m/min 130s)～ (110m/min 28s) ? =～ ? 4）冷卻段數(shù)量＝冷卻段總長度 /每段長度 ? ＝ ～ (m)/10(m) ? ＝ ～ 段 ? 因冷卻段的選取只能是整數(shù)，故該退火爐的冷卻段數(shù)選取 6 段是比較合適的。 ? 根據(jù)帶鋼冷卻到 100℃ 以下時，帶鋼的材料性能基本不會變化，為節(jié)約冷卻時間，最 后一段可以選取冷卻效果好的水或高壓水霧作為冷卻介質(zhì)，進行快速冷卻，即冷卻 段的最終選取為 5 段