可控氣氛連續(xù)式熱處理爐及其優(yōu)化設(shè)計(jì)淺析

楊正榮

中鋁洛陽銅業(yè)有限公司，河南 洛陽 471039

可控氣氛連續(xù)式熱處理爐是對銅及銅合金帶材進(jìn)行熱處理的設(shè)備，其特點(diǎn)是，通過爐內(nèi)可循環(huán)風(fēng)機(jī)將可控氣氛作用在帶材上下表面產(chǎn)生漂浮力，使退火后帶材的工藝性能均勻，在線脫脂功能可去除帶材表面殘留的軋制油和乳化液，帶保護(hù)氣氛的加熱區(qū)和冷卻區(qū)保證帶材的表面不氧化實(shí)現(xiàn)光亮退火，在線酸洗去除帶材表面上的氧化物，并最終通過刷子刷洗保證帶材的表面質(zhì)量，紅外線式針孔儀在線檢查帶材表面缺陷。

和它退火功能類似的鐘罩式退火爐以及其它帶材退火爐是采用對流氣體對帶材實(shí)現(xiàn)光亮退火，因退火方式所致，料卷內(nèi)外溫度不一致，工藝性能不均勻，退火后的帶材表面易有氧化物和粘結(jié)現(xiàn)象，比較難以滿足高精度銅板帶材的表面質(zhì)量要求，目前主要用于紫、黃、青、白銅等帶材的中間退火、成品軟狀態(tài)退火及消除應(yīng)力退火。

1 系統(tǒng)及工藝描述

可控氣氛連續(xù)式熱處理爐整體設(shè)備包括從受料到生產(chǎn)線出口的工藝設(shè)備，工藝技術(shù)及工藝控制密切相關(guān)的過程控制系統(tǒng)軟件/硬件，與工藝設(shè)備配套的特殊儀表及檢測元件、液壓系統(tǒng)及相配套的循環(huán)、冷卻、通風(fēng)、除霧系統(tǒng)等。

1.1 機(jī)列組成

由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩臺(tái)開卷機(jī)；液壓操作的切頭剪；焊接機(jī)；帶材沖孔機(jī)；由堿液刷洗箱、堿液噴射箱、清水噴射箱和烘干箱組成的脫脂機(jī)；S輥；內(nèi)有對中輥和張力測量裝置的活套塔；爐前跳動(dòng)輥；帶保護(hù)氣氛的加熱區(qū)和冷卻區(qū)；帶材中對中輥、水封和偏轉(zhuǎn)輥；酸洗裝置；兩臺(tái)刷洗裝置；厚帶鈍化裝置；帶有帶料邊緣對中的卷取機(jī)；助卷機(jī)；設(shè)備的開關(guān)柜和控制臺(tái)，液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)。開卷機(jī)的卷筒由液壓控制漲縮，兩個(gè)開卷機(jī)交替使用。

各單體設(shè)備主要功能：

切頭剪用于切除料頭、料尾，由液壓驅(qū)動(dòng)。

焊接機(jī)主要作用是將上卷料尾與待生產(chǎn)卷料頭焊接起來。由焊接噴嘴與電源組成，焊接噴嘴安裝在一固定架上由氣缸控制，焊接時(shí)由氬氣保護(hù)，

脫脂機(jī)的作用是去除帶材表面殘留的軋制油和乳化液。帶材首先通過堿液噴射箱，箱內(nèi)堿液噴射到帶材的上下表面，再經(jīng)過刷洗箱由兩組刷輥刷洗帶材的上下表面。刷輥相對帶材行走方向逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過電機(jī)調(diào)整刷輥壓下量補(bǔ)充刷毛磨損。由瓦特計(jì)控制刷輥的接觸壓力，保持刷輥的接觸壓力不變。儲(chǔ)存噴射液和刷洗液的箱子由隔板靠油水比重不同實(shí)現(xiàn)油水分離。

S輥的作用是將帶材張力分段，使整條生產(chǎn)線上的帶材易于控制。

活套塔作用是儲(chǔ)存帶材，使接帶和卸料時(shí)不必停車。由調(diào)整輥、一個(gè)由四點(diǎn)導(dǎo)向可以移動(dòng)的存儲(chǔ)托架和鏈條組成?；钐姿隹冢肟谔幍妮?zhàn)泳鶐в袑χ醒b置。

跳動(dòng)輥?zhàn)饔檬鞘惯M(jìn)入爐子的帶材具有一個(gè)恒定的張力。爐前跳動(dòng)輥由電位計(jì)控制動(dòng)作，信號(hào)反饋到S輥Ⅱ調(diào)整速度。

帶保護(hù)性氣氛的加熱區(qū)和冷卻區(qū)爐體由密封的焊接鋼材組成，內(nèi)膽、加熱管和噴嘴由耐熱鋼制成，保護(hù)性氣氛通過管路輸送到爐內(nèi)，靠循環(huán)風(fēng)機(jī)將加熱的保護(hù)氣氛通過噴嘴噴射到帶材的上下表面上進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，同時(shí)產(chǎn)生漂浮力。爐膛噴嘴裝有自動(dòng)對中裝置，避免帶材漂動(dòng)。爐子入口采用氣體密封。其結(jié)構(gòu)是兩組細(xì)長噴嘴分別裝在帶材的上下方位置，沿帶材行走方向細(xì)長噴嘴相互交叉排列，沿帶材行走方向的第一組細(xì)長噴嘴接外接風(fēng)機(jī)空氣，與爐子最近的另一組細(xì)長的噴嘴接保護(hù)氣體，細(xì)長噴嘴可旋轉(zhuǎn)，與帶材夾角可調(diào)。工作時(shí)空氣沿帶材上下表面向外吹，而保護(hù)氣體沿帶材上下表面向里吹，使空氣不能進(jìn)入爐內(nèi)，爐內(nèi)保護(hù)氣體不能吹出爐外，保證整體行程密封。

酸洗裝置通過泵將酸液噴射到到帶材上下表面，去除帶材表面氧化物。

刷洗裝置作用是刷去帶材表面的臟物，保證帶材清潔。由兩組刷輥刷洗帶材的上下表面，通過電機(jī)調(diào)整刷輥壓下量補(bǔ)充刷毛磨損，由瓦特計(jì)控制刷輥的接觸壓力，保持刷輥的接觸壓力不變。（和脫脂機(jī)功能類似）。刷輥軸承端端板通過液壓夾緊在側(cè)面支撐上，有單獨(dú)的推出缸用于推出刷輥，更換刷輥可在10分鐘內(nèi)完成。

鈍化裝置作用是提高帶材抗腐蝕性。鈍化液（BTA）通過上下噴嘴噴射到帶材的上下表面，鈍化液是可循環(huán)使用的。

卷筒為液壓漲縮，有鉗口、卷筒并配有標(biāo)尺，以保證帶卷位于卷筒中心。卷筒安裝在移動(dòng)的滑座上，由光電傳感器控制液壓缸自動(dòng)動(dòng)作，保證帶材邊部對中。卷取機(jī)帶有一推板與小車一起用于卸料，并配有皮帶助卷器，用于將帶材頭部送入套筒或卷筒。

2 機(jī)列與原氣墊式退火爐對比

2.1 增設(shè)了可視系統(tǒng)和以PC為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)管理，主要功能包括：菜單存儲(chǔ)、后備數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤信息、故障分析，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，將會(huì)自動(dòng)報(bào)警至主操作臺(tái)。

2.2 帶材連接通過一種穿透焊接方法，也就是通過氬弧焊在帶材重疊處燒出幾個(gè)孔使其連接，此種連接較過去的帶材機(jī)械縫合方法有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）連接處所承受的張力增加

2）減少帶材連接時(shí)間，在薄帶上節(jié)省的時(shí)間更為明顯。

3）減少連接處的厚度。

2.3 所有擠壓輥均為變頻電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，減少了帶材與輥?zhàn)又g的摩擦。

2.4 更換刷輥采用快速更換裝置，可在10分鐘內(nèi)完成，最大限度的節(jié)約了生產(chǎn)消耗時(shí)間。

3 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題及處理方法

可控氣氛連續(xù)式熱處理爐在試車生產(chǎn)時(shí)，設(shè)備出現(xiàn)了帶材水跡、開卷處帶材跑偏劃傷、液壓泵站油溫過高等故障，造成產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求。針對這些問題進(jìn)行查找處理。

3.1 帶材跑偏問題

可控氣氛連續(xù)式熱處理爐開車中開卷處帶材跑偏擦劃傷，經(jīng)分析，以開卷卷筒為基準(zhǔn)，用水平尺掉線，測量偏轉(zhuǎn)輥尺寸及平衡度和水平度，發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)輥在安裝時(shí)存在水平度誤差0.02mm，造成帶材的跑偏現(xiàn)象。通過調(diào)整，在傳動(dòng)側(cè)重新加墊，解決了帶材跑偏引起的表面擦劃傷問題。

3.2 液壓泵站油溫過高問題的解決

可控氣氛連續(xù)式熱處理爐的液壓泵站因在不同地區(qū)氣候環(huán)境的差異，冷卻器的冷卻能力不足，油溫過高，易導(dǎo)致報(bào)警停車，對液壓系統(tǒng)中的液壓元件有很大的傷害，同時(shí)因停車造成產(chǎn)品過燒報(bào)廢。經(jīng)查閱資料并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，改進(jìn)管路并將冷卻器改為4m2，改進(jìn)后油溫基本控制在45℃左右，在生產(chǎn)過程中反映良好。

4 結(jié)束語

通過對設(shè)備的維護(hù)、改造，解決了一定的生產(chǎn)質(zhì)量問題，使設(shè)備管理與生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量有機(jī)的融合。本設(shè)備安裝投產(chǎn)已三年多，通過實(shí)踐檢驗(yàn)證明設(shè)計(jì)是合理的，設(shè)備運(yùn)行情況良好，最大限度的發(fā)揮了機(jī)列的生產(chǎn)能力，滿足了生產(chǎn)工藝需要，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]田軍濤.氣墊式連續(xù)退火爐在高精度銅帶生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2009,30(4)