熱鍍鋅連續(xù)退火爐的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王長(zhǎng)春

（天津冶金軋一鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300201）

熱鍍鋅連續(xù)退火爐的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王長(zhǎng)春

（天津冶金軋一鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300201）

為滿足國(guó)內(nèi)外對(duì)高質(zhì)量的熱鍍鋅鋼板的需求，設(shè)計(jì)了熱鍍鋅連續(xù)退火爐。介紹了熱鍍鋅連續(xù)退火爐的主要技術(shù)參數(shù)，以及退火爐各工作段的設(shè)計(jì)方法。熱鍍鋅連續(xù)退火爐投產(chǎn)以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工藝合理，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗，取得了較高的的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

熱鍍鋅連續(xù)退火爐；設(shè)計(jì)；技術(shù)參數(shù)

1 引言

為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)外家電、建筑等行業(yè)的快速發(fā)展，公司新建一條熱鍍鋅連續(xù)生產(chǎn)線，以滿足國(guó)內(nèi)外用戶對(duì)高質(zhì)量的熱鍍鋅鋼板的需求。熱鍍鋅連續(xù)退火爐采用改良森吉米爾法，可生產(chǎn)一般用鋼板（CQ）、沖壓用鋼板（DQ）、深沖用鋼板（DDQ）、全硬板（FH）等，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合美標(biāo)（ASTM）、歐標(biāo)（EN）、日標(biāo)（JIS）等。

2 熱鍍鋅連續(xù)退火爐的設(shè)計(jì)方法

2.1 熱鍍鋅連續(xù)退火爐概述

熱鍍鋅連續(xù)退火爐由預(yù)熱段（RR）、明火段（FF）、輻射管加熱段（TT）、快冷段（CC）、均衡段（EE）以及爐鼻子（SS）等組成。

熱鍍鋅基板經(jīng)過退火爐要到達(dá)一定溫度，并具有一個(gè)清潔無氧化物存在的活性表面，以及使帶鋼密封地進(jìn)入鋅鍋進(jìn)行熱鍍鋅。

2.2 熱鍍鋅連續(xù)退火爐主要參數(shù)

2.2.1 熱鍍鋅連續(xù)退火爐尺寸熱鍍鋅連續(xù)退火爐的尺寸如表1所示。

表1 鍍鋅連續(xù)退火爐尺寸

2.2.2 退火曲線

2.2.2.1 CQ退火曲線

預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱，明火段加熱到670℃，輻射管加熱段加熱并保持730℃，快冷段冷卻到460℃（GI）或580℃（GL），均衡段保持溫度恒定。

2.2.2.2 DQ退火曲線

預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱，明火段加熱到720℃，輻射管加熱段加熱并保持780℃，快冷段冷卻到460℃（GI）或580℃（GL），均衡段保持溫度恒定。

2.2.2.3 DDQ退火曲線

預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱，明火段加熱到740℃，輻射管加熱段加熱并保持820℃，快冷段冷卻到460℃（GI）或580℃（GL），均衡段保持溫度恒定。

2.2.2.4 FH退火曲線

預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱，明火段加熱到550℃，輻射管加熱段加熱并保持550℃，快冷段冷卻到460℃（GI）或580℃（GL），均衡段保持溫度恒定。

2.3 熱鍍鋅連續(xù)退火爐組成部分

2.3.1 NOF爐

NOF爐由預(yù)熱段和明火段組成。

預(yù)熱段是利用余熱預(yù)熱帶鋼，達(dá)到節(jié)能降耗、降低成本。明火段是利用燒嘴加熱帶鋼到一定溫度，以達(dá)到相應(yīng)的工藝要求。此段的作用是：把帶鋼表面的殘余軋制油清除掉；把帶鋼加熱到一定溫度。

明火段的爐膛采用天然氣直接加熱，燒嘴采用上下三角形交叉狀爐側(cè)布置方法，并且爐內(nèi)燒嘴需均勻布置，上下排燒嘴需數(shù)目相同。燒嘴由耐熱鎳鉻合金鋼制成，并有天然氣管道法蘭接頭和空氣管道法蘭接頭。為使助燃空氣均勻分布，在天然氣噴孔周圍布置8個(gè)噴射空氣的圓孔，使其按一定角度分布在圓錐套管的端面上，這樣助燃空氣就能均勻且成一定角度地噴向流動(dòng)的天然氣，從而形成渦流，使空氣與天然氣充分均勻混合。

此段的熱效率可用如公式（1）表示：

式中，η為熱效率；VF為燃燒1 m3燃?xì)猓?biāo)態(tài)）所生成的濕廢氣量（標(biāo)態(tài)），m3；CF為廢氣的定壓容積熱容（標(biāo)態(tài)），MJ/（m3×℃）；TF為爐子廢氣溫度，℃；h為燃燒熱值（標(biāo)態(tài)），MJ/m3。

由于此爐采用天然氣，所以CF和h都為常數(shù)，則熱效率只取決于廢氣量和廢氣溫度。所以，提高熱效率可以通過降低廢氣溫度來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于此退火爐，通過預(yù)熱段，可使廢氣繼續(xù)將熱量傳遞給帶鋼，從而提高爐子的熱效率。

明火段的帶鋼由于是天然氣直接加熱，所以同時(shí)存在著熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射3種加熱方式，故此段的熱效率普遍比較高。

2.3.2 還原爐

還原爐由輻射管加熱段和均熱段組成。

輻射管加熱段采用上下交錯(cuò)布置的輻射管進(jìn)行間接加熱。此段的作用是：把帶鋼表面的氧化鐵皮還原為適合熱鍍鋅的活性海綿狀純鐵；把經(jīng)過明火段預(yù)熱到一定溫度的帶鋼繼續(xù)加熱，完成帶鋼的再結(jié)晶退火。還原爐的熱工制度為帶鋼在爐內(nèi)進(jìn)行退火處理時(shí)，隨著退火溫度的升高，開始再結(jié)晶，溫度進(jìn)一步升高，晶粒就長(zhǎng)大。

由于帶鋼在輻射管加熱段主要依靠熱輻射間接加熱，所以此段爐子的熱效率普遍較低。

2.3.3 快冷段

快冷方式比緩冷方式可以有效提高機(jī)組生產(chǎn)率?？炖涠闻鋫溆锌焖倮鋮s器。冷卻度的調(diào)節(jié)主要以帶鋼入鋅鍋溫度為依據(jù)?？炖涠蔚淖饔檬墙档蛶т摐囟?，使其達(dá)到進(jìn)入鋅鍋的要求溫度。冷卻是通過從爐內(nèi)的通風(fēng)孔用冷的HNx保護(hù)氣體吹掃帶鋼表面來實(shí)現(xiàn)的。氣體是通過驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)再循環(huán)的，它從爐內(nèi)側(cè)壁的出氣口抽取氣體，通過熱交換器的冷卻后，進(jìn)入通風(fēng)孔小室。

2.3.4 均衡段

帶鋼出了快冷段，退火工藝已經(jīng)完成。均衡段使用的是電子輻射管，以便使帶鋼橫斷面溫度保持均勻一致，從而得到一個(gè)準(zhǔn)確的帶鋼入鋅鍋溫度。

3 熱鍍鋅連續(xù)退火爐的實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 提高產(chǎn)品質(zhì)量

由于明火段燒嘴采用上下三角形交叉狀爐側(cè)布置方法，并且爐內(nèi)燒嘴均勻布置，上下排燒嘴數(shù)目相同，保證了爐寬方向的溫度均勻性。由于對(duì)爐底輥的結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)合理的布置爐底輥的相對(duì)位置關(guān)系，減少了爐底輥中冷卻水對(duì)帶鋼下板面的影響，減輕了黑印，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 降低能耗

自熱鍍鋅連續(xù)退火爐運(yùn)行以來，與老式熱鍍鋅退火爐比較，能耗明顯降低。主要采取了以下有力措施：

在爐子明火段前增加預(yù)熱段，利用余熱可把帶鋼預(yù)熱到120~150℃，可使?fàn)t子的能耗降低15% 20%。

采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的爐襯，有效減少了散熱損失提高了爐子使用壽命。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

采取上述措施后，成材率提高了1.8%，按成品價(jià)格3 800元/t，廢品價(jià)格1 200元/t，年產(chǎn)量3萬t計(jì)算，則經(jīng)濟(jì)效益為：

1.8 %×（3 800-1 200）×30 000/10 000=140.4萬元

4 結(jié)束語

熱鍍鋅連續(xù)退火爐投產(chǎn)以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工藝合理，技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能環(huán)保，并且提高了產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該熱鍍鋅連續(xù)退火爐工藝設(shè)備，整體水平為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

[1]李九嶺.帶鋼連續(xù)熱鍍鋅[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[2]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]王維邦.鋼鐵工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料[M].北京：冶金工業(yè)出版社1979.

[4]邢桂菊，黃素逸.熱工實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

Design and Application of Hot-dip Galvanizing Continuous Annealing Furnace

WANG Chang-chun
(Tianjin Metallurgical No.1 Steel Group,Tianjin 300201,China)

Hot-dip galvanizing continuous annealing furnace was designed so as to meet the demand on prime quality hot-dip galvanizing p late home and abroad.The paper introduces main technical parameters of the said furnace and the design method of all working sections.Since the furnace was put into operation,the equipment ran stably and the process was reasonable.Product quality was improved and energy consumption lowered.High economic and social benefits were obtained.

hot-dip galvanizing continuous annealing furnace;design;technical parameter

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.05.010

2016-05-10

2016-05-25

王長(zhǎng)春（1989—），男，本科，主要從事熱能與動(dòng)力工程方面的研究工作。