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连续式真空退火炉做带钢、钢带退火,跟箱式炉一炉一炉烧根本是两码事。钢带从炉子一头进去,经过预热、直燃、辐射管加热、均热、喷射冷却几段,从另一头出来就是成品,整条线连续跑。每一段的温度、气氛、速度都要精确配合,差一点钢带就退火不均或者氧化变色。这种炉子的工艺布置不是简单把加热段拉长,而是按钢带在各段的温度需求和气氛要求,一段一段设计出来的。
一、预热段为什么用直燃废气
钢带从常温进炉,直接进高温段加热,热冲击大,而且高温段的热量全浪费在升温上不划算。所以前面先设一个预热段,钢带刚进来时温度低,用后面直燃段排出来的废气来预热。废气温度虽然不高,但把钢带从常温加热到两三百度够用了,还回收了废热,整条线能耗降下来。
预热段入口有双密封辊,把炉内气氛和外界空气隔开。钢带在预热段里靠辐射和对流受热,温度慢慢升上来。这一段不要求精确控温,能把钢带烘到一定温度就行,顺便把钢带表面的轧制油和水分烘掉。烘出来的挥发物跟着废气走,跟直燃段的废气一起排走。
预热段设计要注意废气流动方向。废气从后面直燃段过来,跟钢带行进方向相反,逆流换热,热效率高。废气最后从预热段出口排走,排到烟囱或者废气处理装置。如果废气流动短路了,预热段温度上不来,后面加热段负荷就大。
二、直燃段和辐射管加热段各管什么
经过预热段,钢带温度还不高,进直燃段继续加热。直燃段是烧嘴直接燃烧,火焰在炉内辐射加热钢带。这种加热方式功率大,升温快,但气氛控制不好,容易氧化钢带。所以直燃段一般控制在缺氧燃烧状态,烟气里有还原性气体,钢带不会严重氧化。直燃段把钢带从预热温度升到七八百度。
再往后就是辐射管加热段。这一段要求气氛干净,不能让燃烧产物直接接触钢带,不然钢带表面氧化变色。辐射管就是把烧嘴装在一根耐热钢管里,火焰在管内燃烧,热量通过管壁辐射到钢带。钢带跟燃烧产物隔开了,炉内可以充纯保护气氛,氮气或者氢气都可以。辐射管段把钢带从七八百度加热到退火温度,比如不锈钢要一千一百度左右。
辐射管沿钢带宽度方向均匀布置,上下两面都有,保证钢带横向温度均匀。烧嘴单独控制,哪一边温度高了就减小那一边烧嘴功率,把钢带宽度方向的温差控制在很小范围。这种布置对宽钢带尤其重要,宽板中间和边上散热不一样,不单独调温差就大了。

三、均热段为什么不能省
钢带在辐射管段升到退火温度,但钢带本身和钢带横截面上温度可能还不均匀,要在均热段保温一段时间让温度均匀。均热段不再加热,或者只少量补热,靠炉内温度让钢带里外、左右都到同一温度。这段时间钢带在保护气氛下保温,组织开始转变,晶粒开始长大。 针对复杂工件,真空烧结炉的均匀加热特性更具优势。
均热段温度均匀性要求高,上下左右温差要控制在正负五度以内。炉内装循环风扇,把保护气氛搅拌起来,温度和气氛都均匀。钢带在均热段走的时间按工艺定,短的几十秒,长的几分钟,取决于钢带厚度和钢种。均热不够,退火组织不均匀,成品性能批次不稳定;均热太长,晶粒粗大,材料变脆。
四、气体喷射冷却段怎么工作
均热结束,钢带要快速冷却到相变点以下,防止晶粒继续长大,也防止在高温段停留时间太长产生不必要的反应。冷却段用保护气体循环喷射的方式,把高速喷流气体吹到钢带两面,快速带走热量。
冷却系统包括风机、换热器、喷吹箱。从均热段出来的热气体抽到换热器里,用冷却水或者风把热量带走,冷却后的气体再用风机加压,从喷吹箱的喷嘴高速喷到钢带表面。气体循环使用,不排放。冷却速度靠风机转速和换热器水量调节,要快冷就开大风机,要慢冷就关小。
喷射冷却比自然冷却快很多。钢带从一千度降到几百度可能只要几十秒,刚好避开晶化敏感温度区间。对硅钢片、不锈钢带这类对冷却速度敏感的材料,喷射冷却段是关键。冷却不均匀会导致钢带瓢曲,所以喷嘴沿宽度方向布置要均匀,风量可单独调。
五、智能控制怎么把各段串起来
整条线这么多段,温度、气氛、速度、冷却量都要配合,靠人工调根本顾不过来。现在的连续退火炉都用智能控制系统,PLC加专家软件,把各段温度曲线跟钢带速度联动起来。钢带速度变了,各段加热功率自动跟着调,保证钢带在每段停留时间不变。
控制算法上用模糊控制和专家系统,因为退火过程是非线性的,钢带厚度、钢种不同,升温速度和保温时间都不一样。系统里存了几种典型钢种的工艺曲线,换产品时选一下就行,不用重新调参数。神经网络还能根据钢带实测温度跟理论曲线的偏差,自动修正下一段加热量,把温度偏差压到最小。

连续退火炉的工艺布置,本质上是把加热、均热、冷却这几个过程按钢带温度需求分段实现,每段解决一个问题。东莞市志远工业设备有限公司在真空箱式气氛炉和真空钎焊炉的温控系统上做了多年,分段控制和智能算法的经验也用到连续式设备上,客户根据钢带规格和工艺要求提参数,技术会把各段布置和控制方案一起做出来。 东莞市志远工业设备有限公司主营真空渗碳炉、真空热压炉等系列产品,可根据客户工艺需求定制方案。