专利名称：组合式罩式炉退火的方法及其退火炉装置的制作方法
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。
技术背景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， 即将几巻钢材叠成垛，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，縮短退火时间，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、加热阶段常温一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IO(TC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 ioo: ioo o，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、冷轧巻钢、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。装置设有共用气体线，每台罩式炉与共用气体线连接并装有阀门，用于两 台或两台以上罩式炉间的连通。为检测保护气的氧含量，在保护气过滤器中装 有氧含量测定仪。与现有的技术相比，本发明的优点是退火处理过程中的热量循环利用， 可节省能量30 40%;用保护气直接加热或冷却材料，退火过程不用加热罩和 冷却罩，简化了操作过程，节省设备投资和操作费用；提高了加热和冷却效率，退火周期縮短25 30%;材料各部位温差更小，材料性能好，可有效降低屈服 强度，提高材料的延伸率；在保护气循环过程中可有效除去水分与杂质，材料 表面质量好；在保护气过滤器内安装氧含量测定仪，及时检测保护气循环系统 内的残余氧含量，提高了装置的安全性。
图1为本发明罩式炉装置环形布置结构示意图；图2为本发明罩式炉装置并排布置结构示意图；图3为本发明罩式炉退火方法工艺流程示意图；图4为本发明另一方案罩式炉退火方法工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。 实施例1本发明如图l、图2所示，为8台罩式炉组成的退火炉装置，被退火材料为 冷轧带钢。退火炉装置包括有罩式炉1、制氢设备8、制氮机7、保护气补充罐 9、保护气过滤器11、换热器10、循环风机12、冷净保护气管网4、浊气排放 管3，罩式炉1内有炉台14和保护罩15。樹1为环形布置结构,8台罩式炉争 联安装，依次从前一罩式炉的出口连接到下一罩式炉的入口。各罩式炉分别与 冷净保护气管网4和浊气排放管3连通。保护气加热器5位于装置的中央，加 热器为电加热式；保护气加热器5通过热净保护气线6与各罩式炉1双路连通。 保护气补充罐9分别与制氮机7和制氢设备8连接。浊气排放管3通过换热器 10连接到保护气过滤器11的入口。保护气补充罐9出口和保护气过滤器11的 出口分别与循环风机12连接；循环风机12出口经换热器10连接到冷净保护气 管网4。为便于控制各阶段温度和气量，各管路间设有阀门13，阀门为自动控制。为检测保护气的残余氧含量，所述的保护气过滤器11内装有氧含量测定仪。本实施例的另一种实施形式如图2所示，为8台罩式炉并排布置结构,保护气加热器位于一旁，其他设置与图1相同。本发明材料退火的方法如图1、图2、所示，8台罩式炉串联在一起进行退 火处理，在保护气加热器5加热后的保护气通过热净保护气管6通入高温阶段 的罩式炉，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，保护气循环利用。过程为将带钢2叠成垛，置于炉台 14，罩上保护罩15，用加热后的保护气对保护罩15内带钢进行预热、加热、保 温、冷却处理，带钢各个处理阶段均在同一台罩式炉内进行。根据各个阶段的 实际需要，向各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3排放浊气。浊气经换热器10进入保护气过滤器11;过滤后的保护气通过 循环风机12，再经过换热器与浊气换热后送往冷净保护气管网4。保护气补充 罐9的保护气由制氮机7和制氢设备8提供，根据需要通过循环风机向装置补 充保护气。保护气的组成为氮气50%，氢气50%。带钢退火的工艺流程及温度如图3所示，在保护气加热器内加热后的热净保护气先进入保温阶段的罩式炉，从保温阶段罩式炉出来进入加热阶段的罩式 炉，也可从保护气加热器直接向加热阶段的罩式炉输送热净保护气，依次经过 预热m、预热n、预热i，三级预热阶段后的浊气经换热器进入保护气过滤器， 过滤净化后的冷净保护气经过循环风机加压，与浊气换热后进入冷却阶段的罩 式炉，依次经过急冷n、急冷i和缓冷阶段，在冷却阶段取出热量后返回保护 气加热器，形成保护气循环。可以选择保护气从预热I出来不经保护气过滤器 直接进入急冷n进行冷却处理过程。带钢退火按相反的方向循环，依次经预热i、预热n、预热in、加热、保温、缓冷、急冷i、急冷n阶段，退火后的带 钢冷却到iocrc以下出炉。实施例2本发明另一方案的退火工艺流程和温度如图4所示，为3台罩式炉组成的退火炉装置，被退火的材料为钢材制品。在保护气加热器内加热后的热净保护 气先进入加热/保温阶段的罩式炉，从加热/保温阶段罩式炉出来进入预热阶段的 罩式炉，从预热阶段出来的保护气经换热和过滤净化后通过循环风机进入冷却阶段，从冷却阶段取出热量的保护气返回保护气加热器；钢材制品退火按预热、 加热/保温、冷却过程进行，退火后的钢材制品冷却到IO(TC以下出炉。所用的保护气的组成为氮气70%;氢气30%。本实施例退火炉装置其它组成部分和连接与实施例1相同。
权利要求
1、一种组合式罩式炉退火的方法，过程包括将被退火材料叠成垛，置于炉台，罩上保护罩，其特征是至少两台罩式炉串联，用加热后的保护气直接对保护罩内的材料进行预热、加热、保温和冷却处理；退火过程中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。
2、 根据权利要求1所述的组合式罩式炉退火的方法，其特征是退火过程 中浊气经过滤后返回保护气系统。
3、 根据权利要求1所述的组合式罩式炉退火的方法，其特征是所述保护 气的组成为氢气和氮气，氢气和氮气的体积比为0 100 : 100 0。
4、 根据权利要求1所述的组合式罩式炉退火的方法，其特征是所述保护 气用电炉加热或用燃料加热。
5、 根据权利要求1所述的组合式罩式炉退火的方法，其特征是所述被退 火材料为冷轧带钢、冷轧巻钢、钢材制品、合金材料及制品、铝、铜、或其 他金属材料及制品。
6、 根据权利要求1 5中任一项所述的组合式罩式炉退火方法所用的退火炉装置，包括有罩式炉(1)、制氢设备(8)、制氮机(7)、保护气补充罐(9)、 保护气过滤器(11)、循环风机(12)，罩式炉内有炉台(14)和保护罩(15)，其特征是至少两台罩式炉串联安装，装置设有保护气加热器(5);各罩式炉分别与保护气加热器(5)、冷净保护气管网(4)和浊气排放管(3)连通；浊气排放管(3)与保护气过滤器(11)的入口连接；保护气过滤器(11)和保护气补充罐(9)分别与循环风机(12)连接，循环风机(12)的出口与冷净保护 气管网(4)连接。
7、 根据权利要求6所述的退火炉装置，其特征是所述保护气加热器(5) 与各罩式炉(1)双路连接。
8、 根据权利要求6或7所述的退火炉装置，其特征是所述退火炉装置有共用气体线，每台罩式炉与共用气体线连接。
9、 根据权利要求6或7所述的退火炉装置，其特征是所述退火炉装置为环形布置结构或并排布置结构。
10、 根据权利要求6或7所述的退火炉装置，其特征是所述保护气过滤器(11)内装有氧含量测定仪。
全文摘要
一种组合式罩式炉退火的方法及其退火炉装置，至少两台罩式炉串联安装，设有保护气集中加热器和配套的供给装置，用加热后的保护气直接对保护罩内被退火材料进行预热、加热、保温和冷却处理，退火过程中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，浊气经过滤后返回保护气系统使用。本发明与现有的技术相比优点是退火过程中的热量循环利用，可节省能量30～40％；退火过程不用加热罩和冷却罩，用保护气直接在保护罩内加热或冷却材料，简化了操作过程，节省设备投资和操作费用，退火后的材料质量好。
文档编号C21D1/00GK101240363SQ20081005460
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者游 余, 贾会平 申请人:贾会平