冷轧薄板厂1号退火炉工艺设计

冷轧薄板厂1号退火炉工艺设计

1号屠宰场由美国bricen公司设计，与中国制造商一起生产。这是中国唯一的“l”退火炉。退火炉主要处理冷轧原料的CQ、DQ、HSLA级产品。年总退火能力为46万t。产品主要用于建筑业、轻工业和家电内板等。1带钢的燃烧过程“L”型退火炉各段工艺布置:①向上的预热段通道;②向下的直燃段通道;③水平辐射管加热段;④电辐射管均热段;⑤循环保护气体喷射冷却段;⑥炉鼻子系统。在退火过程中,带钢首先通过向上行程的预热段的双密封辊进入炉内开始退火,预热段的加热由直燃段的燃烧产物来完成。带钢通过垂直的预热段通道后,经顶部双转向辊转向180°到达下行程的无氧化直燃段;直燃段的炉子有4个控制区,共42个烧嘴,前3个控制区每区有12个烧嘴,第4个控制区有6个烧嘴。空气与过量焦炉煤气混合燃烧,保证炉内的还原气氛。带钢通过直燃段后,经底部转向辊转向90°进入水平辐射管加热段(水平辐射管加热段分5个控制区,共60个辐射管),将其加热到产品等级所要求的最终退火温度(在保护气氛下的辐射管加热段完成)后到均热段(均热10s左右),再进入保护气体喷射冷却段,冷却器将保护气体循环喷吹至带钢两面促其快速冷却(35℃/s)。当带钢达到合适的温度后通过出口段。出口段由转向斜滑槽组成。带钢在涂镀前需保持一小段时间的温度均衡,然后其通过斜向下的合金炉鼻子进入布置在下方的锌锅内。2节能技术及其应用2.1量：5.h若采用水冷炉底辊则冷却水会从炉内带走热量,而该退火炉水平炉段炉底辊采用特殊Ni-Cr合金材料,可确保加热后不发生弯曲变形。根据其他同等规模退火炉且采用水冷炉底辊的经验,水冷辊进、回水年平均温差为7.5℃,流量275m3/h。水的比热、密度按20℃时计算(CP=4.183kJ/(kg·K),ρ=998.2kg/m3),每小时冷却水热损失(Q1)为:Q1=CP×m×Δt(1)=4.183×275×998.2×7.5=8.61×106kJ/h1号镀锌线退火炉设计平均吨钢能耗777000kJ,年总生产能力460000t,年有效生产时间6500h,则平均小时能耗(Q2)为:Q2=(777000×460000)/6500(2)=5.50×107kJ/h冷却水热损失占总能耗的百分比为:Q1/Q2=(8.61×106)/(5.50×107)(3)=15.7%计算结果表明采用无水冷炉底辊可节能15.7%。2.2耐火纤维热容的确定传统退火炉的典型结构是炉顶采用低热容耐火材料,其他区域则在内侧采用耐火砖,外侧采用轻质粘土砖结构;而耐火纤维热容只为耐火砖的1/72、为轻质粘土砖的1/42。因此,与传统炉衬相比,采用低热容耐火纤维可使炉衬储存更少的热量。这意味着在实际操作过程中,当产品规格改变且需调整炉温时,退火炉的低热容可快速实现炉温的升降,迅速改变加热制度,可满足不同规格带钢的加热要求。迅速改变加热制度还能节省能源。2.3性烟气混合燃烧退火炉余热利用分4级:①1级余热利用,即预热段带钢在开始阶段就从直燃段产生的废烟气中获取能量,废烟气以自然的热交换形式将入炉的冷带钢加热。②2级余热利用,即在预热段距出口10m位置,加装2次空气入注管,该位置的带钢温度在正常生产情况下为275℃。正常生产时直燃段产生的烟气均在自燃温度(760℃)以上。在整个预热段,喷入的空气与还原性烟气(含直燃段未燃尽的燃料)混合并燃烧,加热带钢。③3级余热利用,即在正常运行情况下,离开预热段燃烧产生的烟气温度还很高(800℃),因此在烟气出口设计1台对流热交换器,利用废烟气的余热预热直燃段的助燃空气,提高热利用率。④4级余热利用,即直燃段内的带钢被煤气燃烧直接加热,同时存在热传导、对流、辐射3种加热方式,所以直燃段有很高的热效率。而在辐射管加热段,使用的是间接加热方式,以使保护气体不被污染,因此煤气在特殊的Ni-Cr合金辐射管内燃烧,合金管由煤气加热,再将热量辐射给带钢,这种方式是一种间接加热方式,热效率较低。这种能量传递的依据是斯蒂芬-玻尔兹曼热力学定律。在两种不同温度的物体之间会发生能量的传递,发出热量的物体(辐射管)与接收热量的物体(带钢)的能量传递关系为Q=(Tfsg)4-(Tdg)4。因此,辐射管与带钢的温差愈大,则辐射热效率愈高。为更有效地提高能源利用率,在保证辐射管最佳使用寿命前提下,可将其加热到最高温度,以提高热效率。煤气在辐射管内燃烧时会产生高温废烟气。为利用高温废烟气,在辐射管的废烟气出口侧安装热交换器来预热助燃空气,以提高燃料的热利用率。辐射管预热器的应用可节能15%。2.4退热周期比较对冷轧带钢来说,其在退火时加热速度越快,则在不同温度区域停留时间较短,所需再结晶温度越高;反之,带钢在退火时加热速度较慢,即在均热区域停留时间较长,则再结晶温度就越低。这就产生了高再结晶温度退火热周期和低再结晶温度退火热周期。2种带钢退火热周期见图1。高再结晶温度退火热周期就是将带钢加热到峰值温度后立即快速冷却(有时在快速冷却前先进行短时间的慢冷,以获得稳定的金属结构),其优势是可应用在较短的、不复杂的(投资少的)生产线上;不足是带钢被加热到较高温度,而在冷却过程中又被浪费掉了,故消耗能量较多。低再结晶温度退火热周期就是带钢的退火温度低于峰值温度,为了补偿能量,对带钢进行较长时间的均热,然后快速冷却。其优势是带钢被加热的温度较低,能源消耗少,对冷却过程的要求不是很严格;不足之处是均热时间较长,一般用于较长的(投资多的)生产线上。该退火炉采用的是低再结晶温度退火热周期,以体现能源消耗更低的设计要求。2.5带钢温度控制方案退火炉直燃段分4个控制区,在直燃段采用次序燃烧控制系统,通过严格调整直燃段各个控制区的烧嘴燃烧个数及开度来控制最终的带钢温度,并将其控制在理论值附近。不同规格的带钢所需退火温度亦不同。在退火炉正常生产时,其出口端的温度检测设备监控带钢温度。当带钢要求低的退火温度时则需减少能量,这时主控制系统开始设定直燃段各控制区温度,并向小的方向持续调节第1个控制区(在直燃段的入口端)烧嘴的煤气供应量,直到该区的烧嘴煤气量到最低设定值。然后,确认带钢所需温度还应进一步降低时,继续向小的方向调节第2个控制区的烧嘴煤气供应量,直到供需相匹配。反之,在带钢需更高退火温度时,次序控制是相反的:首先,向大的方向调节直燃段第4控制区(在直燃段的出口端)烧嘴煤气供应量直到最大,确认带钢所需温度还需进一步升高时,继续向大的方向调节第3控制区烧嘴煤气供应量,直到能满足带钢所需温度时止。第1控制区将是最后全能力燃烧的区段。由于从直燃段第4控制区中产生