[发明专利]组合式罩式炉退火的方法及其退火炉装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合式罩式炉退火的方法和退火炉装置，属于材料热处理领域。

背景技术

材料退火主要有两个基本作用，一是消除加工过程中产生的硬化和残余应力，软化材料，提高塑性，便于进一步加工；二是改变材料的组织结构，获得所需要的晶粒度和晶粒取向性。罩式炉退火是冷轧钢材热处理的主要技术之一，即将几卷钢材叠成垛，用保护罩罩住后进行加热升温，达到规定的退火温度并经保温后再进行冷却。一般罩式炉退火采用单垛式或多垛式，垛好钢材后罩上保护罩，通入保护气，再罩上加热罩，在加热罩和保护罩之间加热，通过保护罩内保护气的流动把热量传递给钢材，加热到要求的退火温度后保温，然后移去加热罩，再罩上冷却罩，用风和/或水冷却至常温。现有钢材罩式炉退火存在的缺点是：退火过程中罩式炉单独加热或冷却，热量不能循环利用，造成了能源的浪费；利用加热罩对保护罩内钢材间接式加热，传热效率低，容易造成粘钢；频繁换罩，运行成本高，劳动强度大，安全性差。

本申请人公告号为CN2780777Y的实用新型专利公开一种“清洗冷净煤气强循环罩式光亮退火炉系统”，包括有煤气发生和净化装置、保护气过滤器和自控退火炉，用发生的煤气燃烧对保护罩内的带钢加热、保温，然后换上冷却罩进行风冷和水冷。退火过程用液态氨气化并分解成75％的氢气和25％的氮气作为保护气。可以从冷净煤气中直接提取氢气用作保护气，达到光亮目的，提取氢气后的剩余气体回收用于罩式炉加热。但该专利仍不能解决材料退火的热能循环利用和降低设备及生产成本的问题。

发明内容

为使退火炉退火过程热量循环利用，减少能量消耗，用保护气直接加热和冷却被处理的材料，缩短退火时间，同时降低设备和生产成本，本发明提供一种能量循环利用的组合式罩式炉退火的方法及其退火炉装置。

本发明把在保护气加热器集中加热后的保护气通入罩式炉的保护罩内，依靠保护气在保护罩内的流动直接加热或冷却材料，不需要加热罩和冷却罩。至少两台罩式炉串联在一起进行退火处理，保护气在罩式炉间循环流动，把高温阶段的剩余热量传给下一低温阶段，低温保护气经过冷却阶段返回保护气加热器。过程为：将被退火材料叠成垛，置于炉台，罩上保护罩，用加热后的保护气对保护罩内材料进行预热、加热、保温和冷却处理，材料各个处理阶段均在同一台罩式炉保护罩内进行。加热后的热净保护气先通入高温阶段的罩式炉，从高温阶段出来的热净保护气进入下一低温阶段的罩式炉；经过预热阶段后的浊气排入浊气排放管，浊气经过滤后返回保护气系统；低温冷净保护气进入冷却阶段的罩式炉，在材料冷却阶段取走热量后返回保护气加热器；形成保护气循环。根据各个阶段的实际需要，向罩式炉补充冷净保护气或热净保护气，以及从罩式炉向浊气排放管排放浊气。

本发明使用的退火工艺条件为常规工艺条件，但不排除其它工艺条件。退火各工艺阶段的温度为：1、加热阶段：常温→B，匀速或非匀速升温；2、保温阶段，保持或基本保持B温度；3、B→C，匀速或非匀速降温，材料出炉温度为100℃以下。(B和C是按工艺要求设定的温度)。

本发明使用的保护气组成为：氢气和氮气，氢气和氮气的体积比为：0～100∶100～0，不排除其它组成的保护气。保护气用电炉加热或用燃料加热，未加热的保护气为冷净保护气，加热后的保护气为热净保护气。

本发明所述被退火材料为：冷轧带钢、冷轧卷钢、钢材制品、合金材料及制品、铝、铜、或其他金属材料及制品。

为实现上述组合式罩式炉退火的方法，本发明提供一种退火炉装置，包括有罩式炉、制氢设备、制氮机、保护气补充罐、换热器、保护气过滤器、循环风机、冷净保护气管网、热净保护气管和浊气排放管，罩式炉内有炉台和保护罩。至少两台罩式炉串联安装，可为环形布置结构或并排布置结构，不排除其它形式的布置结构。装置设有保护气加热器，加热器为电加热，也可为燃料加热，不排除其它的加热方式。各罩式炉分别与保护气加热器、冷净保护气管网和浊气排放管连通。保护气补充罐与制氮机和制氢设备连接，或与其他保护气源相连接，用于向装置补充保护气。浊气排放管通过换热器与保护气过滤器的入口连接；保护气补充罐和保护气过滤器分别与循环风机入口连接；循环风机出口经换热器与冷净保护气管网连接，用于向装置输送新鲜或过滤净化后的保护气。为便于控制各阶段温度和气量，各管路间设有阀门，阀门为自动控制。

作为选择，所述保护气加热器与各罩式炉双路连通，一路用于向罩式炉通入高温保护气，另一路用于从冷却阶段出来的保护气返回保护气加热器。