连续退火

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。连续钢材退火使卷起的条装产品可以按照等级和尺寸连续的提起熔炉并确定钢条的温度曲线。最终的结果是增加了延展性,消除了张力,从而避免在使用中出现故障。

图 1 显示了连续退火作业线的线性属性由于整个钢条在熔炉系统中的长度有几千米,且熔炉是垂直的,因此钢条在每个熔炉的内部都会有若干次旋转。

连续退火作业线有以下特点:

  • 贮料器
  • 熔炉种类
  • 保护气体控制
  • 作业线停车

贮料器

贮料器为静态带钢(在进料口“未盘绕”,在出料口“盘绕”)和通过熔炉部分的连续钢条之间提供一个存储区。当空进料带钢停车时,替换一个新的完整的带钢和焊接在一起的钢条,输入贮料器展开,提供连续的钢条。同样,当完全展开的带钢在出料口下载时,出料口贮料器卷起。

图 1 连续退火作业线

熔炉种类

必须使用熔炉通过对钢材加热到特殊的温度和温度曲线来确定金属内部的颗粒结构,从而实现所需的特性,并为进一步加工做好准备,例如镀锌。
 
在加热炉中,冷轧带钢被加热到退火温度曲线上的最高温度。由于存在氧污染和火焰长度热区的危险,因此使用陶瓷辐射管对钢条进行辐射加热,陶瓷辐射则用燃气进行加热。
 
均热炉用于维持钢条的温度,也是采用电加热的。
 
第一次主要的冷却部分是缓冷室,在这里使用两台变速鼓风机吹动保护气体通过两个水冷的换热器进行循环。第二次主要的冷却部分是快冷室,在这里钢条被一台变速风扇冷却,冷却长度取决于沿着其垂直长度布置的三个节气阀的位置。在这个冷却室里还被纵向分割,使用扫描高温计对钢条在整个宽度上进行温度曲线的控制。
 
超时室提供电加热,使钢条保持中等温度。
 
第二个冷却部分通过变速栅状风扇吹动由水冷换热器冷却的保护气体来循环冷却钢条。
 
最后,冷却是通过喷雾以及浸在水中完成的。

保护气体控制

为了阻止钢带的氧化,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),然而有时会增加氢气的含量。熔炉本身是密封的,每台熔炉内的气压都略低于正压力。
 

作业线停车

 
保持钢条总是在熔炉中移动是提高生产率的理想方法。但是,不可避免的会发生故障,或是钢条停止移动。这时,就会存在钢条过热以及中断的风险,从而导致重大破环。
 
因此,控制系统会在作业线速度低、减速和停止时做好准备并采取保护动作。这些动作将使加热炉火焰最小,并保持钢条冷却所需的保护气体压力。

操作

工厂有三种正常的操作模式,如图 2 所示。

  • 作业线模型模式
  • 钢条等待模式
  • 区域控制

在作业线模型模式中,模板监视系统提供速度、张力、区域温度和节气阀给定值,以及根据汇流条度量、宽度和回火的其他输出。监控系统计算并优化控制器给定值,并使用反馈和前馈修改各种算法。例如,如果新加载的带钢比当前钢条宽或重,当新钢条将进入加热炉时,模型数据库将告知(从焊接检测器)。因此需要提前增加熔炉区域温度给定值,还要增加作业线速度,以保证当前钢条不至于过热。当当前钢条退出加热熔炉时,速度降低,使新的更重的钢条在加热炉中的时间更长。

 

图 2 操作模式
 
在钢条等待模式中,不使用区域调温器。每个区域所需要的燃烧来自后续的钢条调温器,参见图 3。在这种模式中,区域是从不同的起点渐进增加的,从而获得平滑的热效应。
 
在区域控制模式中,区域调温器用于局部给定值。
 
由操作人员对每台熔炉选择操作模式。但是,在某种情况下,可以立即采取自动动作例如,如果作业线温度降低到一定的限度,将自动取消选择钢条等待,因为高温计度数不再具有代表性。区域控制器给定值降低(如果是作业线模型模式),或是控制器被设置为降低的给定值(如果是区域控制)。

图 3 钢条等待模式(加热炉)

镀锌

镀锌是将清洁的、无铁离子氧化物的材料浸入到熔化的锌中,从而在铁或钢材表面形成一层镀锌层的操作。镀锌可以通过以下方式保护表面抗腐蚀:

  • 将基金属与大气隔离开
  • 由于锌比铁或钢具有更多的阳电子,因此可以提供阴极或牺牲阳极保护

即使表面有划痕,基金属暴露出来,也可以缓慢消耗锌离子,而使铁或钢保持防腐性。

镀锌工艺由四个基本步骤组成:

  • 表面处理:包括清洁和酸洗处理,除去表面的灰尘、油脂、铁锈和氧化皮。
  • 预熔:在进行酸洗之后,继续除去在铁或钢表面形成的任何氧化物,以阻止进一步铁锈。
  • 镀锌
  • 抛光:包括淬火、清理过量的锌和检查

图 4 所示的热镀锌工艺适用于几乎各种类型的加工和非加工制品,例如电线、板材、条材、管材、管道等等。该工艺使用非常类似于连续退火工艺中的那些控制功能,主要控制区域为:

  • 钢条温度
  • 水浴浸泡时间
  • 水浴放料量
  • 钢材冷却速度

图 4 镀锌工厂

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