熱鍍鋅連續退火爐的設計與應用

王長春

（天津冶金軋一鋼鐵集團有限公司，天津300201）

熱鍍鋅連續退火爐的設計與應用

王長春

（天津冶金軋一鋼鐵集團有限公司，天津300201）

為滿足國內外對高質量的熱鍍鋅鋼板的需求，設計了熱鍍鋅連續退火爐。介紹了熱鍍鋅連續退火爐的主要技術參數，以及退火爐各工作段的設計方法。熱鍍鋅連續退火爐投產以來，設備運行穩定，工藝合理，提高了產品質量，降低了能耗，取得了較高的的經濟效益和社會效益。

熱鍍鋅連續退火爐；設計；技術參數

1 引言

為了適應國內外家電、建筑等行業的快速發展，公司新建一條熱鍍鋅連續生產線，以滿足國內外用戶對高質量的熱鍍鋅鋼板的需求。熱鍍鋅連續退火爐采用改良森吉米爾法，可生產一般用鋼板（CQ）、沖壓用鋼板（DQ）、深沖用鋼板（DDQ）、全硬板（FH）等，質量標準符合美標（ASTM）、歐標（EN）、日標（JIS）等。

2 熱鍍鋅連續退火爐的設計方法

2.1 熱鍍鋅連續退火爐概述

熱鍍鋅連續退火爐由預熱段（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。

熱鍍鋅基板經過退火爐要到達一定溫度，并具有一個清潔無氧化物存在的活性表面，以及使帶鋼密封地進入鋅鍋進行熱鍍鋅。

2.2 熱鍍鋅連續退火爐主要參數

2.2.1 熱鍍鋅連續退火爐尺寸熱鍍鋅連續退火爐的尺寸如表1所示。

表1 鍍鋅連續退火爐尺寸

2.2.2 退火曲線

2.2.2.1 CQ退火曲線

預熱段進行預熱，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

預熱段進行預熱，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

預熱段進行預熱，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

預熱段進行預熱，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 熱鍍鋅連續退火爐組成部分

2.3.1 NOF爐

NOF爐由預熱段和明火段組成。

預熱段是利用余熱預熱帶鋼，達到節能降耗、降低成本。明火段是利用燒嘴加熱帶鋼到一定溫度，以達到相應的工藝要求。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布置方法，并且爐內燒嘴需均勻布置，上下排燒嘴需數目相同。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燃氣（標態）所生成的濕廢氣量（標態），m3；CF為廢氣的定壓容積熱容（標態），MJ/（m3×℃）；TF為爐子廢氣溫度，℃；h為燃燒熱值（標態），MJ/m3。

由于此爐采用天然氣，所以CF和h都為常數，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現。對于此退火爐，通過預熱段，可使廢氣繼續將熱量傳遞給帶鋼，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，所以同時存在著熱傳導、熱對流、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布置的輻射管進行間接加熱。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；把經過明火段預熱到一定溫度的帶鋼繼續加熱，完成帶鋼的再結晶退火。還原爐的熱工制度為帶鋼在爐內進行退火處理時，隨著退火溫度的升高，開始再結晶，溫度進一步升高，晶粒就長大。

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組生產率。快冷段配備有快速冷卻器。冷卻度的調節主要以帶鋼入鋅鍋溫度為依據。快冷段的作用是降低帶鋼溫度，使其達到進入鋅鍋的要求溫度。冷卻是通過從爐內的通風孔用冷的HNx保護氣體吹掃帶鋼表面來實現的。氣體是通過驅動風機來實現再循環的，它從爐內側壁的出氣口抽取氣體，通過熱交換器的冷卻后，進入通風孔小室。

2.3.4 均衡段

帶鋼出了快冷段，退火工藝已經完成。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，從而得到一個準確的帶鋼入鋅鍋溫度。

3 熱鍍鋅連續退火爐的實際應用效果

3.1 提高產品質量

由于明火段燒嘴采用上下三角形交叉狀爐側布置方法，并且爐內燒嘴均勻布置，上下排燒嘴數目相同，保證了爐寬方向的溫度均勻性。由于對爐底輥的結構、長度和寬度進行了合理的設計，同時合理的布置爐底輥的相對位置關系，減少了爐底輥中冷卻水對帶鋼下板面的影響，減輕了黑印，提高了產品質量。

3.2 降低能耗

自熱鍍鋅連續退火爐運行以來，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熱段，利用余熱可把帶鋼預熱到120~150℃，可使爐子的能耗降低15% 20%。

采用優化設計的爐襯，有效減少了散熱損失提高了爐子使用壽命。

3.3 經濟效益

采取上述措施后，成材率提高了1.8%，按成品價格3 800元/t，廢品價格1 200元/t，年產量3萬t計算，則經濟效益為：

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

4 結束語

熱鍍鋅連續退火爐投產以來，設備運行穩定，工藝合理，技術先進，節能環保，并且提高了產品質量，創造了可觀的經濟效益和社會效益。該熱鍍鋅連續退火爐工藝設備，整體水平為國內領先。

[1]李九嶺.帶鋼連續熱鍍鋅[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[2]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術問答[M].北京：化學工業出版社，2007.

[3]王維邦.鋼鐵工業爐設計參考資料[M].北京：冶金工業出版社1979.

[4]邢桂菊，黃素逸.熱工實驗原理和技術[M].北京：冶金工業出版社，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

王長春（1989—），男，本科，主要從事熱能與動力工程方面的研究工作。