浦項熱鍍鋅退火爐工藝研究

張勝群，吳迪

（本鋼浦項冷軋薄板有限責任公司，遼寧 本溪 117000）

某鋼廠浦項熱鍍鋅機組是由兩條熱鍍鋅線的重要生產線組成，而在熱鍍鋅工藝中最重要的設備就是退火爐，退火爐具有對帶鋼表面進行清理處理及對帶鋼進行退火處理的重要作用。本文重點講解某鋼廠浦項1#熱鍍鋅生產線，通過退火爐的退火法、爐型選擇、功能區分、加熱系統等方面全面剖析熱鍍鋅線重要設備——退火爐。

1 浦項退火工藝簡介

某鋼廠浦項1#連續熱鍍鋅線主要由上料段、入口段、清洗段、工藝段、后處理段、出口段和卸料段這幾部分組成，而工藝段就是從帶鋼進入全輻射管立式連續退火爐時開始的。

某鋼廠浦項1#連續熱鍍鋅線退火爐主要由9 個部分組成，每個部分的定義為噴射式預熱段(JPF)，輻射管加熱段(RTF)、均熱段(SF)、緩冷段(SCS)、快冷段(RCS)、過時效段(OAS)、最終冷卻段(FCS)、感應加熱段(IHS)和出口段。現將各段主要功能及作用詳列如下。

1.1 噴射式預熱段(JPF)

帶鋼首先在清洗段經過初步清理后通過入口密封進入退火爐預熱段，入口密封保證了退火爐內部N2H2 保護氣體不外泄，隔絕了退火爐外部空氣的進入，帶鋼在噴射式預熱段通過經過熱交換器后的熱的氮氫保護氣進行加熱，在離開噴射式預熱段時把帶鋼加熱到退火溫度（根據具體鋼種進行細微調節）。

而由法國斯坦因設計的退火爐噴射式預熱段是圓柱形爐殼設計，同其他的同類預熱段相比，減輕了壓力集中，提高了抗壓性。另外，根據廢氣動力學和幾何學原理，排廢管道設置在帶鋼中線位置處與噴箱連接的設備，能提高帶鋼穩定性和加熱效率。同時，因為采用特種鋼材對溫度的耐熱性，可以將保溫材料安裝于爐殼外部，避免陶瓷纖維掉落在帶鋼表面。

1.2 輻射管加熱段(RTF)

在輻射管加熱段帶鋼通過輻射管進行輻射加熱，采用輻射管間接加熱。輻射管一般有U 型、W 型及P 型，某鋼廠浦項熱鍍鋅機組輻射管采用W 型輻射管，在帶鋼每側都分布著“W”型輻射管，分為15 個加熱控制區域。目前采用燒嘴多為鼓抽式低NOx 自預熱燒嘴，此燒嘴的助燃空氣由助燃風機輸送到各燒嘴空氣管道中，其燃燒產物由廢氣風機排出。輻射管內為負壓，避免輻射管破裂時煙氣進入退火爐內破壞爐內氣氛，導致帶鋼脫鋅。燒嘴換熱器具有自預熱裝置，可利用燃燒后的廢氣將助燃空氣加熱至500℃以上，保證點火成功率。

某鋼廠冷軋熱鍍鋅機組選用的是ON/OFF 控制燒嘴，其組成部分為燒嘴、換熱器、輻射管、BCU 控制器、點火槍、火焰檢測器等部件組成，采用的ON/OFF 控制模式可以有效地控制退火爐溫度，對加熱段各道次溫度進行分區控制，對帶鋼加熱及能源消耗方面有極大優勢。

1.3 均熱段(SF)

因帶鋼需保持一段的退火時間，均熱段與加熱段一般是直接相連的，這樣可以有效的對帶鋼溫度進行控制，保證退火效果。

1.4 緩冷段(SCS)

帶鋼從均熱段出來后在緩冷段用較低的冷卻速率進行噴氣冷卻，使帶鋼冷卻到固定溫度。緩冷段在工藝上對BH、DP和TRIP 鋼的加熱曲線有要求，使用緩冷段相當于增大了冷卻能力。

1.5 快冷段(RCS)

緩冷段后在快冷段通過氣體噴射冷卻噴箱以高冷卻速率使帶鋼溫度達到降到要求的溫度，對于BH、DP 和TRIP 鋼的加熱曲線來說，冷卻速率要低。氣體噴射冷卻噴箱的風機由交流變速馬達來驅動，通過工藝控制系統來控制風機速度。

其中快冷段中每個風箱的寬度方向用四個隔板隔開，目的是對帶鋼橫向的風力進行調整，這個系統提高了在相同的時間內使風速在寬度方向得到更好的分配，改善了帶鋼的穩定性。

同時，快冷段與預熱段一樣采用了圓形爐殼設計，減輕了壓力集中，提高了抗壓性。另外，在帶鋼中心的循環管道中，有良好的空氣幾何動力學原理設計，噴箱設備既可保證帶鋼的穩定性，又提高了帶鋼的冷卻速率。同時，圓柱形爐殼設計減少了吹掃時間。

1.6 過時效段(OAS)

在過時效段，對于TRIP 和BH 鋼的加熱曲線來說，要保持冷卻后加熱曲線所要求的溫度一段時間，這段爐室主要是為維持帶鋼溫度設計的，主要通過電輻射管進行保溫。

1.7 最終冷卻段(FCS)

過時效后，對于特殊鋼種(DP1)，通過最終冷卻段來完成。

1.8 感應加熱段(IHS)

對于BH、TRIP 和DP2 鋼種的加熱曲線，在冷卻到400℃或350℃后，要在感應加熱段通過2 套感應加熱器將帶鋼重新加熱到入鋅鍋溫度。

1.9 出口段

出口段和熱張緊輥把感應加熱段和鋅鍋連在一起，保持帶鋼入鋅鍋溫度，讓帶鋼在保護氣氛下進入鋅鍋。

因為帶鋼在退火爐內的運行需要一定張力驅使，由于工藝條件不同，各區對帶鋼的張力要求是不同的。由于各段的工況不同，帶鋼在各段的張力就存在差異。某鋼廠浦項熱鍍鋅機組鍍后冷卻塔一般較高，達60m 以上，加上氣刀的噴氣速度很高，造成帶鋼極易抖動，容易破壞鍍層的均勻性，因此該區域應以高張力運行，一般控制在28 ～30kN。在退火爐內，帶鋼溫度很高，有的品種達到950℃，為減少帶鋼變形和斷帶，應以低張力運行，一般控制在8 ～10kN。為保證張力合理分布，在退火爐的出口即張力輥室設立三根張力輥，將退火爐區和鋅鍋區的帶鋼張力分開，滿足不同規格不同鋼種的要求。3 輥式熱張緊輥組把爐內和涂層段、冷卻段的張力分開。增加熱張輥的目的是在爐內采用低張力，避免帶鋼塑性變形；在涂層段和冷卻段采用高張力，防止氣刀噴吹時帶鋼抖動。

為保證在熱鍍鋅退火爐維護、檢修等人員的安全，對于目前熱鍍鋅連續退火爐爐內襯多采用輕型結構，除底部采用輕質隔熱磚與纖維模塊組合結構外，爐內襯全部采用陶瓷纖維或陶瓷纖維與硅鈣板的復合結構，并用不銹鋼板覆面，因此從根本上解決了磚砌爐體蓄熱能力大、爐溫控制響應速度慢、嚴重影響帶鋼的表面質量的缺點。水平爐中要注意防止爐頂耐火材料受到還原性H2 的影響，使纖維起渣球剝落在帶鋼表面而影響鍍鋅質量。

新型退火爐除爐底用耐火磚外,爐墻內襯各層材料全部采用陶瓷纖維保溫結構,并用1.0mm 不銹鋼板覆蓋,用錨固釘固定，從根本上解決了爐內粉塵問題,有效保證了帶鋼表面質量。

另外，節能是工業爐設計的永恒主題，是貫徹國家開源節流能源方針的重點工作內容。因此，在某鋼廠浦項熱鍍鋅機組連續退火爐上也要采取一些節能措施，提高熱效率。具體措施如下：

（1）預熱助燃空氣。輻射管加熱多采用自身預熱式燒嘴，輻射管的末端安裝熱交換器，可將助燃空氣預熱到500℃；直接無氧化加熱的燒嘴，其助燃空氣在煙道內可被煙氣通過換熱器預熱到450 ～600℃。

（2）預熱帶鋼。利用加熱段燒嘴燃燒后的廢氣通過大型換熱器將預熱段爐內氣體進行預熱到280℃，并通過循環風機將預熱后的保護氣通過噴風管直接加熱帶鋼，可將帶鋼預熱到260℃以上。

（3）生產熱水。加熱段排出的煙氣在預熱完帶鋼后仍達600℃左右，可利用煙氣通過水氣換熱器來加清洗段所需的脫鹽水。

2 結語

以上是對熱鍍鋅機組連續退火爐的初步認識，國內陸續新建多條熱鍍鋅機組，各家采用的退火爐技術也不盡相同，各有千秋。隨著退火爐技術的不斷發展，應不斷學習，博采眾長，結合各企業的實際情況，努力提高自身技術水平。