【正文】 10m/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。冷卻方式和冷卻段的設置取決于產(chǎn)品的冷卻曲線。 ? A 廠的退火爐加熱段即分為 5 段，每段長 20m，與上述設定原則是比較符合的。 ? 2）帶鋼進入加熱段時經(jīng)預熱段預熱到 300～350℃ 左右，則實際所需加熱段長度 為加熱段總長－預熱段的長度，即 120(m)－ 30(m)=90m。而加熱段的長度與不銹鋼產(chǎn)品的退 火曲線密切相關。 ? 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。 ? 根據(jù) 上 表，退火爐的熱預段高度為 2190mm，加熱段高度為 1700mm。其設定原 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。 ? 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。 ? 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。 ? 爐膛寬度的設定 ? 爐膛寬度主要根據(jù)所生產(chǎn)的最寬帶鋼的寬度進行設定。 ? 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 設定的最小爐內(nèi)張力進行計算的。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。 ? 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。 ? 帶鋼懸垂曲線 ? 不銹鋼在連續(xù)退火爐內(nèi)進行退火時應考慮高溫下帶材的特性、爐體構(gòu)造、前后 設備等因素來設定適當?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 進行設計。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。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。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。 ? 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系見 下 圖。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。 ? 當帶鋼冷卻到 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℃ 。 冷卻方式的選擇：帶鋼的厚度為 ，遠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。各種冷卻介質(zhì)的比較見 下 表。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。目前，世界上實際應用比較成功 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。爐膛的溫度是根據(jù)所退火的帶鋼的溫度 要求設定的，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 護爐體設備，爐膛溫度的設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。 ? 鐵素體 430 不銹鋼的退 火冷卻曲線見 下 圖。奧氏體 304 不銹鋼的退火冷卻曲線見 下 圖 。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。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。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。 根據(jù)空燃比的設定原則和 上 圖所顯示的氧含量與空燃比的關系，連續(xù)退火 爐的加熱段氧含量應控制在 2～ 6％之間。退火爐各爐段的空燃比設定是不同的，在接近爐子入口的區(qū)段 設定為 ，朝向爐出口的區(qū)段提高到 或 。空燃比越高，燃料越容易完全燃燒，但是排氣和熱損失也 相應增加。在 實際生產(chǎn)中，需要用比理論值高的空氣量。但當帶鋼厚度很薄時，其帶鋼運行速度會很大，可能會超過機組 機械設備所設計的速度范圍，此時，帶鋼的運行速度就不能純粹按照 TV 值的計算公 式進行選取，只能選取機組所設定的最高的運行速度。 ? 根據(jù)上述計算結(jié)果和目前實際產(chǎn)線的應用情況，將退火爐的最大 TV 值定為 ，最大運行速度為 120 m/min 是比較合適的。 ? 計算中所選取的帶鋼規(guī)格是產(chǎn)品的平均規(guī)格，其速度也是平均速度，但在實際 生產(chǎn)過程中，根據(jù)產(chǎn)品的厚度不同，其生產(chǎn)速度會不同，而且產(chǎn)品的規(guī)格和產(chǎn)量可 能會根據(jù)市場的情況進行調(diào)整，為此，在設計過程中不能完全按照上述計算得出的 TV 值進行設計，需將 TV 值和機組速度適當提高 10～ 25％。 ? 其 TV 值的選取如下： ? 年作業(yè)時間＝ (日歷時間－檢修時間－非計劃停機時間 )有效率＝ [8760(h)－ 700(h)－700(h)] 95％ ≈7000h ? 小時產(chǎn)量＝年產(chǎn)量 /年作業(yè)時間 ＝ 350000(t)/[7000(h) 90％ ]＝ (t/h) ? 帶鋼運行速度＝小時產(chǎn)量 /(帶鋼斷面積帶鋼密度 )＝ (t/h)/[(m) (m) (t/m3)]/60(min/h) ＝ 94m/min ? TV=厚度速度＝ (mm) 94(m/min)＝94() ? 上述計算中的檢修時間和非計劃停工時間以及作業(yè)時間的有效率是經(jīng)驗值，主 要是根據(jù)目前國內(nèi)各條機組的實際生產(chǎn)運行情況進行分析統(tǒng)計后所選取的。 ? TV 值的選取十分關鍵，其主要根據(jù)產(chǎn)量、鋼種、產(chǎn)品的規(guī)格、產(chǎn)品所占的比例、 年可作業(yè)的時間來確定的。 ? TV 值的確定 ? TV 值中 T 代表帶鋼的厚度，單位為 mm， V 代表帶鋼的運行速度，單位為 m/min， 即 TV 值的含義是帶鋼厚度與速度的乘積，其單位是 。立式爐 (俗稱光亮爐 )主要用于生 產(chǎn)厚度為 ～ 2mm 的表面等級為 BA 的鏡面板，且受現(xiàn)有馬弗爐長度的限制，且其 產(chǎn)量很低。 ? 而連續(xù) 退火爐具有退火時間短，帶鋼受熱均勻而且?guī)т摫砻娈a(chǎn)生的氧化鐵皮少、產(chǎn)量高的 特點，主要適用于冷軋后的不銹鋼的退火，通過加熱再結(jié)晶消除加工硬化以達到軟 化目的，所以根據(jù)該機組的所生產(chǎn)的產(chǎn)品要求，其退火爐選用連續(xù)式退火爐更合適。 ? 根據(jù)退火工藝要求，目前世界上成熟的爐型有周期式退火爐和連續(xù)式退火爐。 本文根據(jù)其所生產(chǎn)的冷軋不銹鋼的產(chǎn)量、規(guī)格、表面等級要求對其退火和冷卻工藝選擇以及爐子設備的配置進行研究分析。 連續(xù)退火爐的退火冷卻工藝研究 ? 本文所基于的 A 廠不銹鋼生產(chǎn)廠的退火爐，其采用的退火和冷卻工藝和設備 就是基于上述的原理進行的。 下 圖是不銹鋼的冷卻速率與碳含量關系曲線。奧氏體不銹鋼的冷卻速度和含碳量有著密切的關系，隨著碳含量的增 加冷卻速度越快。 ? 帶鋼的冷卻工藝對不銹鋼性能和板形有很大的影響，而且不同的鋼種和板厚冷 卻要求各不相同，因此在制定冷卻工藝時必須慎重，關鍵的是要控制冷卻速度和冷 卻均勻性。但是，根據(jù)近幾年來的生產(chǎn)、分析和比較表明，為了提高生產(chǎn)效率和節(jié)能，對奧氏體鋼采用較大的溫度落差進行加熱，如果加熱段爐膛溫度從 1200℃ 提高到 1250℃ 可減少 24%的加熱時間。 ? 不銹鋼連續(xù)退火和冷卻工藝特點 ? 連續(xù)退火爐內(nèi)帶鋼加熱工藝的基本特征是，在連續(xù)爐內(nèi)各段爐溫保持恒定的環(huán) 境下，帶鋼在勻速運行中加熱 。 ? 對馬氏體不銹鋼來說，熱帶退火采用周期式退火爐，冷帶退火采用連續(xù)退火爐。 ? 對鐵素體不銹鋼來說，一般熱帶退火采用周期式退火爐，冷帶退火采用連續(xù)退 火爐。 ? 對奧氏體不銹鋼來說，不管是熱帶退火還是冷帶退火，一般都使用連續(xù)退火爐進行退火。 ? 周期式退火爐的特點： ? 1)退火時間長； ? 2)溫度高； ? 3)生成的表面氧化鐵皮多。 ? 不銹鋼冷帶退火的目的和退火爐型的選擇 ? 不銹鋼的退火工藝根據(jù)鋼種和來料的不同而不同，其所采用的退火設備也不相 同。 ? (6)在加熱段爐頂安裝懸垂度測量儀，進行實時檢測。 ? (4)采 用 PLC 控制，實現(xiàn)爐溫、帶溫、爐壓及空燃比、鋼帶空氣冷卻等自動控制。 ? (2)采用 carousels 型圓盤支撐輥技術，實現(xiàn)在線換輥，縮短換輥 時間。為此，先進成熟、經(jīng)濟可靠 的生產(chǎn)工藝和合理的設備配置是保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足產(chǎn)量要求關鍵所在。不銹鋼冷帶退火酸洗機組的退火爐一般采 用臥式連續(xù)爐，其特點是退火時間短；表面氧化鐵皮少；帶鋼受熱均勻；帶鋼冷卻 均勻 。 ? 冷帶退火、酸洗工藝又可分中間退火、酸洗和成品退火、酸洗，主要是使經(jīng)冷 軋后的不銹鋼通過退火軟化，得到要求的性能，并通過酸洗消除退火過程中生成的 氧化鐵皮等雜質(zhì)，進一步提高帶鋼的表面質(zhì)量。 ? 熱帶退火、酸洗工藝，又稱原料退火、酸洗工藝，是冷軋不銹鋼產(chǎn)品生產(chǎn)的首 道工序。為節(jié)約能源，保護環(huán)境，對機組產(chǎn)生的廢氣、廢酸、廢中 性鹽的回收處理工藝進行研究，選用最適合機組生產(chǎn)需要的回收處理方式，以最大 程度降低排放濃度和排放量；同時根據(jù)實際生產(chǎn)工藝的需要，對各段產(chǎn)生的廢熱氣 或漂洗水采用不同的循環(huán)利用，比如，爐子預熱段采用后續(xù)加熱段的廢熱氣進行預 熱，漂洗段的預沖洗段采用逐級逆流方式循環(huán)利用漂洗水的工藝進行分析，以降低 能耗，減少排放，保護環(huán)境。 ? 研究內(nèi)容 ? 本課題的研究內(nèi)容是根據(jù)某一冷軋不銹鋼生產(chǎn)廠的冷帶退火酸洗機組的生產(chǎn)工 藝和生產(chǎn)設備，對其進行分析研究，并對該生產(chǎn)線的工藝和設備配置與其它現(xiàn)有的 退火酸洗線的工藝和設備配置進行比較，主要內(nèi)容如下： ? 不銹鋼冷帶退火和酸洗工藝及設備的研究 根據(jù)設計產(chǎn)量要求、產(chǎn)品的表面質(zhì)量等級、現(xiàn)有場地的情況，進行如下研究： ? 1）針對爐子的選型、 TV值的確定、爐膛溫度、退火爐的組成、爐段的長度計算 以及冷卻介質(zhì)和冷卻方式的選用進行分析研究，以掌握各種退火工藝的優(yōu)缺點以及 所選用的退火工藝的適用性和合理性，以及在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時研究如何提高產(chǎn) 量和縮短爐子長度等，為今后自主設計奠定基礎； ? 2）針對酸洗工藝的選型、酸槽型式的選擇、酸洗段的組成、酸洗段的長度計算 以及酸洗介質(zhì)、酸洗溫度和最終清洗方式進行分析研究，以掌握各種酸洗工藝優(yōu)缺 點和設備配置的合理性，以及在保證酸洗質(zhì)量的同時分析研究如何節(jié)約各種化學物 質(zhì)的消耗和場地的占用，為今后自主設計集成創(chuàng)造條件。所以，不斷研究其生產(chǎn)工藝，降低能耗，降低排放量也是至關重要的。 ? 不銹鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)確實相當?shù)闹匾?，但是，我們不能忽略其對環(huán)境帶來的負面影響。自主集成退火 和酸洗設備在大大節(jié)省投資成本的同時還會帶動國內(nèi)的制造業(yè)、加工業(yè)，推動國內(nèi) 的經(jīng)濟發(fā)展。根據(jù)測算，從國外引進一套退火酸洗設 備，需投資成本約 ~ 億人民幣，而國內(nèi)自主集成一套退火酸