退火是指对金属、玻璃及其他材料进行处理的一种工艺,使其降低脆性,提高可塑性。在钢铁行业中,对钢铁进行可控地加热和锻造,按照希望获得的性质设定时间和温度,从而提高延展性,降低张力,避免在使用中出现故障。

单堆叠分批退火

分批退火使用小型熔炉对整盘带钢进行大约 3 天以上的加热,这与连续退火不同,连续退火是将钢条解开,在大约 15 分钟的时间内进行处理并重新盘起。

带钢通常在固定基座的上堆叠四或五层,加上盖子,将熔炉下放至其上方。图 1 显示的是典型的单堆叠燃气退火炉。带钢重量在 10 至 20 吨。

通过燃气/空气的燃烧对内罩和熔炉之间的间距进行加热,罩子内部的 HNX 是风扇,将热量吹送到带钢上。喷嘴位于熔炉圆周的切线方向上。熔炉提供了的快速安装连接器,与燃气总管、电动调节阀传动马达和热电偶相连接。

为了加速均热处理后的冷却速度,HNX 通过一个换热器进行冷却。

图 1 单堆叠退火炉

为了阻止钢条的氧化,在熔炉内,钢条周围的保护气体是由 H2 和 N2 组成的混合气体(分解氨 NH3 提供 5% 的 H2 和 95% 的 N2),有时在需要增加传导率的时候会增加氢气的含量。熔炉本身是密封的,每台熔炉内的气压都略低于正压力

加热曲线和退火控制

对于单堆叠分批退火,监视系统只需要两个控制回路提供的相关基本信息。

燃气和空气阀具有机械联动装置,同时操作,以确保在整个冶炼过程中气体成分的比例正确。这个联动装置由电动机和一个采用无穷控制算法的控制模块操纵,进行燃气阀的定位。两路数字输出控制电机线圈的开和合。输入到控制模块中的值用于确定整个冶炼过程的时间和电机的最小脉冲时间。开/闭算法的输入为燃气控制回路的 3 数值输出,由主调温器提供。
 
温度控制器的给定值表示回火(处理)周期的轮廓。定义该周期的参数值由确定回火操作的操作人员下载到控制器中。这些值包括:

  • 回火硬度值
  • 缓变率
  • 浸透温度
  • 浸透时间
  • HNX 偏移量
  • 钢条温度

将参数值下载到仪器中后,控制器将按照温度特性曲线自动调节。开始时,控制回路以 HNX 温度运行,但是,如果 HNX 和钢材(底部热电偶)之间的温差超过一个预定值时,变化斜率将被冻结。
 
变化斜率将持续到 HNX 的值达到钢材浸透温度加上 HNX 偏移温度为止,然后控制回路以钢材的温度进行运行。在达到浸透温度时,启动浸透计时器,在达到预订时间时关闭燃气阀。钢材自然冷却,直到达到加速冷却温度(通常为 550°C),此时冷却风扇将脉动启动,以加速冷却。在大约 100°C 时,冷却风扇被脉冲关闭,炉罩被撤除。
 
在该周期过程中,控制器发回以下信息:

  • 回火硬度值
  • 缓变率
  • 周期已启动
  • 浸透已启动
  • 钢材控制
  • 浸透已结束
  • 使用燃气
  • HNX 超温
  • 冷却水超温
  • 基座风扇打开

欧陆公司的单堆叠分批退火方案提供:

  • 大量燃气的安全运行
  • 密集的温度控制防止超调
  • 优化使用保护气体
  • 无限次数的配方使操作员错误最少,可以输入自定义的材料级别
  • 自定义和高效的分批报告提供重要的生产数据
  • 具有成本效益的退火基座扩展能力

多堆叠分批退火

并非所有的堆叠退火炉都是单一的。图 2 展示了一台多堆叠退火炉。这种特殊的熔炉适用于变压器等特殊应用场合的电工钢的高温退火(超过 1000°C)。保护气体采用氢气,熔炉加热采用电加热方式。

熔炉使用八块电池,每块电池含有四个底座,每个底座又有四组由两个螺管组成的堆叠。
 
对于四个底座的每块电池,两块用于提供电源,因此每次由只有两个基座受热。因此,正常情况下,两个基座受热,一个冷却,一个加载或卸载。

图 2 多堆叠退火炉

为了可以使用任意一个的底座,熔炉是可移动的,从而提供了四个加热区,以及在基座地板中的第五个加热区。对于每个电源,通过开/关或时间比例模式控制五个加热区。根据正在使用的电源,电源控制模块选择和存储来自相应底座的模拟量输入,平均两个底座温度,进行控制。

控制模块还提供以下功能

  • 如果分区热电偶出现故障,可以计算和使用平均分区温度
  • 当所有分区均超过 610°C 时,设置氢气准入标志
  • 检查电源的数字输入(每个电源必须只能选择一个底座,每一个电源必须切换到一个底座)

增加的控制模块可以用于监测分区发热元件是否正常运行。通过每个分区元件的每相的实际电流与要求值进行比较。在接通状态下电流为开路(高电阻)或关闭状态下出现大电流(熔合接触),将显示故障警报。所有电流的总和为瞬间总功率。

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