Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

Общий вид широко используемой в ЦХП одностопной колпаковой печи с нижним расположением эжектора и радиальным размещением инжекцион- ных горелок приведен на рис.92.

Топливом служит смесь природного и доменного газов, которая сжигается в инжекционных горелках, расположенных в колпаке. Общий расход газа 670 м3/ч. Рекристаллизационный светлый отжиг стопы из 3-4 рулонов в этой печи производят при 650-710°С (в зависимости от толщины и требуемых свойств полосы) в атмосфере защитного газа, состоящей из 95-97% азота и 5- 3% водорода, допускается присутствие до 1-1,5% окиси углерода. Расход защитного газа за цикл отжига составляет 8-9 м.

Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

Нагревательный колпак представляет собой металлический кожух цилиндрической формы, футерованный внутри шамотным кирпичом. Между кожухом и кладкой прокладывают асбест для компенсации расширения кладки и улучшения теплоизоляции. Свод колпака выполнен из огнеупорного материала. По нижней части колпака размещены горелки, устанавливаемые в один или два ряда.

На кожухе расположены два дымовых канала и два эжектора воздуха, с помощью которых удаляют продукты горения в боровы. На кожухе также расположены газовый и воздушные коллекторы, по которым под колпак подают газ и воздух.

Одностопная колпаковая печь для отжига холоднокатаных рулонов.

Рис.92. Одностопная колпаковая печь для отжига холоднокатаных рулонов.

1 — нагревательный колпак; 2 — муфель; 3 — стопа рулонов; 4 — конвектор- ные прокладки; 5 — крышка; 6 — вентилятор; 7 — направляющий аппарат; 8 — газовый коллектор; 9 — инжекционная горелка; 10 — байпас; 11 —- воздушный коллектор; 12 — эжектор; 13 — песочный затвор; 14 — дымоход; 15 — труба для подачи защитного газа; 16 — труба для выхода защитного газа:

Размеры колпаков, различной массы садки и ширины рулонов таковы:

Масса садки, т………………..                 75        120        180

Ширина полосы, мм……..     350      1550     1550

Размеры колпака, мм:

высота………………………. 6970   6250    6860

наружный диаметр……… 3820   3502   4780

Масса колпака, т…………… 18,35   18,35        35

Муфель отделяет стопу рулонов от продуктов горения, что создает условия для проведения светлого отжига в защитной атмосфере заданного состава. Продукты горения нагревают муфель, который, в свою очередь, передает тепло защитному газу, поднимающемуся по муфелю вверх. Газ достигает свода колпака, поворачивает вниз и по пространству между муфелем и стопой рулонов опускается, разделяясь на горизонтальные потоки, движущиеся в радиальном направлении через конвекторные кольца к внутренней полости стопы (на рис.92 направления движения инертного газа показаны стрелками).

Конвекторные кольца укладывают между рулонами. Кольца имеют с двух сторон профилированные спирали, образующие сужающиеся к центру диффузоры. Это обеспечивает закручивание потока инертного газа и способствует нагреву торцов рулонов. Величина опорной поверхности конвекторных колец должна исключать возможность смятия кромок полосы.

Из внутренней полости рулонов газ засасывается вентилятором в диффузоры направляющего аппарата, откуда вновь через кольцевую щель поступает к муфелю.

Муфель изготавливают из нержавеющей стали. Диаметр муфеля принимают на 290-300 мм больше максимального диаметра отжигаемых рулонов.

Несущей конструкцией колпаковой печи является стенд. На периферийные его участки опираются колпак и муфель, а к центральной части крепится циркуляционный вентилятор и направляющий аппарат. Направляющий аппарат служит основанием для стопы рулонов и устройством, в котором происходит изменение направления потока газа с горизонтального в вертикальное.

Для сокращения времени охлаждения рулонов от температуры рекристаллизации стенды оборудуют холодильниками, по которым циркулирует вода. Защитный газ, проходя холодильник, охлаждается и, поступая в муфель, а потом под колпак, охлаждает стопу рулонов. Для герметизации колпаковой печи применяют песочные затворы.

Термические отделения ЦХП могут иметь в своем составе до 300 стендов, которые обслуживаются 120 колпаками. Меньшее число колпаков обусловлено тем, что после окончания периодов нагрева и выдержки начинается охлаждение рулонов под муфелем, а колпак снимают и его можно использовать на другом стенде.

Режим термической обработки садки — холоднокатаного металла, состоящей из 3-4 плотно смотанных рулонов, должен обеспечить их нагрев до заданной температуры с оптимальной скоростью, которая определяется требованиями к микроструктуре и свойствам готовой продукции. По мере увеличения скорости нагрева наклепанного металла увеличивается число зародышей новых зерен, возникающих в единицу времени, а следовательно, структура его к концу первичной кристаллизации становится все более мелкозернистой.

При отжиге в металле происходит рекристаллизация деформированного зерна феррита, коагуляция и сфероидизация цементита и рост зерен феррита до оптимальной величины. У нестареющих сталей при отжиге должны быть созданы условия для связывания свободного растворенных углерода и азота в стабильные нитриды н карбиды, а у стали, раскисленной алюминием, — для росга рекристаллизованных зерен сплющенной формы. Величина и форма зерна феррита после отжига определяется, кроме химического состава стали, еще и степенью холодной деформации, температурой отжига, скоростью нагрева, временем выдержки при температуре отжига и условиями охлаждения.

Оптимальная структура низкоуглеродистой листовой стали после отжига — феррит с однородными по размеру зернами с небольшим количеством мелкозернистого цементита и зернами округлой формы. С увеличением размера зерен феррита штампуемость стали улучшается, но ухудшается качество поверхности штампованных изделий. При этом поверьюсть приобретает шероховатость. В нестареющих сталях зерна феррита имеют несколько вытянутую форму (влияние алюминия). Такая микроструктура в плоскости листа крупнозернистая, а в плоскости, перпендикулярной листу — относительно мелкозернистая. Это обусловливает высокую штампуемость и хорошее качество поверхности.

Теорией и практикой выработаны два варианта термообработки холоднокатаных рулонов в колпаковых печах.

1. Садку рулонов нагревают с малой скоростью 50-150°С/ч до температуры 680-700 °С для кипящих и полуспокойных сталей и до 700-720°С для спокойных. Далее охлаждение со скоростью не более 40°С/ч до температуры 120-180°С под муфелем (во избежание образования цветов побежалости на поверхности полосы) и окончательное остывание рулонов на воздухе.

2. Нагрев садки рулонов со скоростью 50-250°С/ч, далее выдержка при температуре 450-600°С, потом нагрев до температуры отжига (см. вариант 1), выдержка при этой температуре и охлаждение со скоростью 40°С/ч, Во время выдержки металла протекают процессы облагораживания деформированной структуры перед завершающей выдержкой для полной рекристаллизации структуры [74].

Режим отжига автомобильного листа с промежуточной выдержкой в период нагрева представлен в табл.25. В таблице приняты следующие обозначения: Q — масса рулона; т, — продолжительность выдержки рулонов при температуре 600°С при фиксировании температуры по стендовой термопаре; т, — то же при 690°С; tL — общая продолжительность отжига (не менее); В — ширина полосы.

Такой режим благоприятно сказывается на формировании микрострук- хуры и кристаллографической текстуры металла. Ферритные зерна получаются с большой (1,5-2,8) степенью вытянутости. Структура характеризуется однородным по ширине и толщине полосы большим (12-13,5) отношением компонентов кристаллографической текстуры {111} / {100}. Коэффициент нормальной анизотропии металла, отожженного по двухступенчатому режиму, составляет 2,3-2,45 (при непрерывном нагреве этот показатель 1-1,5).

Статистическая обработка результатов испытаний механических свойств стали 08Ю, отожженной со ступенчатым (Б) и непрерывным (А) нагревом, представленная в работе [74], показала, что в целом замедление нагрева при отжиге приводит к улучшению качественных показателей металла:

 

1. Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

 

Количество листов стали 08Ю категории ОСВ по ГОСТ 9045-70 в случае, если садку металла нагревали непрерывно до 690°С, составило 61,5% и достигало 97-98% после ступенчатого нагрева.

Диапазон времени по операциям: время нагрева — до 30 ч; время выдержки 10-25 ч; время охлаждения 15-20 ч. Общее время отжига может достигать 75 ч.

Для повышения производительности колпаковых печей, снижения разнородности механических свойств и газового легирования металла применяют технологию термообработки в распущенных рулонах. В этом случае рулоны перед отжигом предварительно перематывают на специальной установке, где между витками укладывают прокладочную нить из жаростойкой стали или капроновую. Образовавшийся между витками рулона зазор способствует более интенсивному теплообмену между газом и металлом. Отжиг распушенных рулонов производят в колпаковых печах, но с бульшим диаметром (по сравнению с обычными на 40-50%) и меньшей высотой (в 1,5-2 раза), либо в специальных печах (рис.93). Ввиду малой устойчивости распушенных рулонов их устанавливают в печи не более двух штук.

Таблица 25

Временные параметры двухступенчатого режима отжига рулонов автомобильной стали в колпаковых печах

1. Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

*  Температура задания по зональной термопаре 840°С.

 

Нагревают и охлаждают распушенные рулоны при минимальных перепадах температур по сечению и высоте рулона. Наиболее быстрый нагрев происходит у верхнего торца рулона вблизи наружной и внутренней поверхностей медленнее нагревается нижняя часть рулона у внутренней его поверхности.

 

Печь для отжига распушенных рулонов

Рис. 93. Печь для отжига распушенных рулонов: 1 — трубопровод; 2 — дымовая труба; 3 — вентиляционная камера; 4 — диффузор; 5 — вентилятор; 6 — труба; 7 — трансформатор

Транспортировку распушенного рулона осуществляют краном, оборудованным подвесным магнитом.

После термообработки на тех же установках рулоны перематывают вновь в плотно смотанные рулоны, удаляя при этом прокладочную нить. В ряде случаев прокладочную нить из жаростойкой стали удаляют из рулона при дрессировке.

Термообработка распушенных рулонов позволяет улучшить показатели механических свойств металла и резко сократить длительность термообработки. Осадку из двух распушенных рулонов массой по 6 т до температуры отжига нагревают за три часа, длительность выдержки составляет четыре часа, а охлаждение до температуры 180°С—5 часов, то есть весь цикл отжига длится примерно 12 часов.

Технология отжига распушенных рулонов широкого распространения не получила из-за трудоемкости и возможного травмирования поверхности полос, происходящего при перемотках рулона.

Колпаковые печи применяют и для отжига высокопрочных и упрочненных автомобильных сталей. В этом случае необходимый уровень прочности достигают введением в сталь легирующих элементов. Эти легирующие карбидообразующие элементы в результате когерентных выделений в ферритной основе способствуют повышению прочности стали. Однако упрочняющее влияние таких элементов, как ванадий, титан и ниобий в значительной мере снижается при длительном отжиге вследствие более грубых образований карбонитридной фазы и отсутствия их когерентной связи в процессе рекристаллизации.

Установлено, что добавка хрома к стали приводит лишь к незначительному повышению временного сопротивления и незначительному уменьшению относительного удлинения. Фосфор способствует значительному повышению прочности, но относительное удлинение и глубина лунки по Эриксену резко уменьшаются. Кроме этого, фосфор вызывает охрупчивание металла. С повышением содержания марганца и температуры отжига возрастает временное сопротивление стали, а относительное удлинение соответственно уменьшается.

Так, при содержании марганца в стали >2% получали холоднокатаный металл с пределом прочности 600 МПа, а при снижении содержания марганца <0,7% предел прочности не достигал 400 МПа. В сталях, содержащих 1,45% Мп, 0,05% С и 0,03% А1 прочность листа значительно увеличивается при добавках ниобия в пределах 0,04-0,08%. При содержании в стали около 2,6% Мп, 0,08% Nb и температуре отжига 700-750°С. предел прочности и предел текучести металла увеличивается на 50-80 МПа. Это явление обусловлено тем, что карбиды ниобия задерживают процесс рекристаллизации холоднокатаной стали. При повышении температуры отжига ниобий способствует увеличению пластических свойств металла.

Дополнительного упрочнения листа достигают дрессировкой вплоть до величины относительного обжатия 4%.

Таким образом, за счет применения легирующих элементов, определенных режимов отжига и дрессировки фирма «Sumitomo Steel» получила высокопрочные холоднокатаные листы. Химический состав разработанных сталей (стали получили название СН) приведен в табд,26, а их физико-механические свойства — в табл.27.

Таблица 27

Физико-механическле свойства холоднокатаных листов из высокопрочных автомобильных сталей Г771

1. Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

212

Таблица 26

Химический состав высокопрочных автомобильных сталей [77]

1. Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

Примечание. В сталях марох- 50,60. 70 содержится ниобий.

При сохранении общей идеологии как конструирования, так и применяемой технологии, ведутся работы по совершенствованию отдельных элементов конструкции колпаковых печей.

Для снижения энергопотерь предложена замена легковесного шамотного кирпича на волокнистые материалы и применение плоского свода печи. Значительное внимание уделяется мерам по устранению подсоса воздуха под колпак (замена песочного затвора обмазками из торкретмассы и огнеупорной глины, уплотнение волокнистыми материалами, применение колец у основания печи и т.п.).

Одним из недостатков колпаковых печей является неравномерное распределение температуры по высоте и ширине печи. Для повышения равномерности распределения температуры предложено устанавливать высокоскоростные горелки большой тепловой мощности. При этом газовоздушная смесь сгорает в горелочных камерах с высоким тепловым напряжением, что обеспечивает выход продуктов горения из тоннеля в рабочее пространство с большой скоростью, что и выравнивает распределение температуры.

На производительность и экономичность работы колпаковой печи большое влияние оказывает конструкция циркуляционного вентилятора и параметры контура циркуляции защитного газа.

Для своих печей фирмы L01 и «ЕЬпег» изготавливают направляющие аппараты в виде литой базисной штаты стенда с отельными опорами и свободно уложенными элементами диффузора. Такая концепция позволяет обеспечить абсолютную газоплотность камеры отжига и гарантирует практически неограниченный срок службы без необходимости постоянного технического обслуживания. Площадь поперечного сечения проходных каналов по всему радиусу примерно одинакова, а на выходе из направляющего аппарата имеется широкий -зазор для выхода защитного газа. Таким образом, направляющие аппараты колпаковых печей данных фирм обладают очень хорошей аэродинамикой, оснащены высокоскоростным двигателем (2400 об/мин) с высокопроизводительной крыльчаткой, что делает их одними из самых лучших из всех существующих на сегодняшний день.

Основным предназначением муфеля в колпаковых печах для светлого отжига является защита садки от продуктов горения и атмосферного воздуха, но в то же время муфель препятствует распространению тепла внутрь садки как при нагреве, гак и при его отдаче во время охлаждения. Улучшить теплопередачу позволяет применение муфеля с развитой поверхностью. Достичь этого можно различными способами. В частности, предложено размещать на его внутренней и наружной поверхности элементы теплообмена (проволоку, полосы и т.п.), применять муфели с гофрированными стенками. Совершенствуют форму, размеры коллекторных колец с различной формой опорных ребер.

Однако главным явлением в совершенствовании конструкции и технологии в колпаковых печах стало применение в качестве защитного газа чистого водорода. Технология получила обозначение Хайкон/Н2.

Общий вид стенда (а) и его поперечное сечение

Рис. 94. Общий вид стенда (а) и его поперечное сечение (б). Стрелками показано движение водорода

Технология разработана фирмой «ЕЬпег».

Первая группа печей с шестью стендами введена в эксплуатацию в 1985 г.

Основным элементом колпаковой печи является стенд (рис.94). В нем, как и в традиционных колпаковых печах, размещают основные механизмы— вентилятор, его привод, направляющий аппарат, центральную трубу и трубопроводы. Стенд заключен в металлический кожух.

Загрузочная плита, загрузочная колонна в стенде и плита основания выполнены более прочными, чем в традиционных колпаковых печах с азогно- водородной защитной атмосферой. Вогнутую крышку изготавливают из высоковязкого материала, стойкого при высоких температурах. Длину и число сварных швов сократили до минимума. Были оставлены только швы на цилиндрическом кожухе стенда и на центральной трубе, в которой вращается вал вентилятора. В дополнение к этому применили азотную подушку, чтобы исключить всякий риск.

Мощность вентилятора увеличили до производительности 90 тыс.м3/ч, чтобы обеспечить максимальную конвекцию защитного газа вдоль муфеля и через рулоны с получением минимальной турбулизации под влиянием диффузоров на входе и выходе. Это обеспечивает оптимальный поток рабочей среды. Крыльчатка ротора имеет большой диаметр, но малую массу. Во вращение его приводит двигатель мощностью 55 кВт. Все это обеспечивает максимальную интенсивность движения водорода вокруг и внутри рулонов, что и обеспечивает равномерный их нагрев.

Муфель имеет гофрированную поверхность и толщина его стенок несколько увеличена, что повышает эффективность использования тепла.

Охлаждение рулонов осуществляется только через муфель, дополнительных охладителей в описываемом варианте колпаковой печи не предусмотрено.

Для получения заданной температуры нагрева (она аналогична указанным выше) применены высокоскоростные двухступенчатые горелки (12 горелок), установленные в 2 ряда. Отопление газом. В статьях, написанных с участием работников фирмы LOl (Эссен, Германия), даны обобщенные сведения о серии колпаковых печей, работающих с применением в качестве защитного газа водорода.

Поставляемые фирмой LOI колпаковые печи могут быть использованы Для термической обработки стальных холоднокатаных полос шириной от 10 До 2000 мм и толщиной от 0,1 до 5 мм. Максимальная высота стопы рулонов 6600 мм, ее масса — до 220 т. Марочный сортамент сталей — рядовые углеродиетые, сверхнизкоуглерод истые, углеродистые для глубокой вытяжки, низколегированные, средне- и высокоуглеродистые. В печах может применяться нагрев как с помощью горелок, так и электронагрев. Горелки могут работать на газе или легком дизельном топливе.

Общий вид колпаковой печи, работающей с водородной защитной атмосферой

Рис. 95. Общий вид колпаковой печи, работающей с водородной защитной атмосферой

Общий вид колпаковой печи фирмы LOI для отжига холоднокатаных рулонов в водородной атмосфере показан на рис.95.

Конструкция стенда может быть конической или цилиндрической формы. Коническую форму используют в случае применения воздушного или воздушно-байпасного охлаждения, цилиндрическую — при применении водяного спрейерного охлаждения.

Из воздушных охладительных систем наиболее эффективны системы форсуночного (струйного) охлаждения. Они основаны на эффекте удара потоков воздуха на муфель под прямым углом, в результате чего нарушается ламинарный пограничный слой и усиливается теплообмен. При этом коэффициент теплообмена в 3 раза больше, чем при обычном воздушном охлаждении. Колпак форсуночного охлаждения оснащен двумя или тремя вентиляторами, которые устанавливают в верхней части охлаждающего колпака, и большим числом форсунок, размещенных по всей его высоте.

Принцип байпасного охлаждения состоит в отводе части потока защитного газа, проходящего под муфелем, для охлаждения в обводном контуре, оснащенном внешним газовым/водяным теплообменником. Скорость охлаждения в байпасной системе можно изменять в широких пределах. Муфель также охлаждается снаружи с помощью охлаждающего колпака (параллельно- поточное или форсуночное охлаждение). В случае байпасного охлаждения можно использовать гладкостенные муфели, стоимость которых значительно меньше гофрированных, а срок службы почти вдвое продолжительнее, чем при охлаждении разбрызгиванием, поскольку они подвергаются воздействию воздуха, а не воды. Кроме того, используется замкнутый водяной контур. В настоящее время байпасное охлаждение — наиболее распространенная система, используемая в колпаковых печах. В сочетании цьфорсуночным охлаждением она обеспечивает наилучшие технологические характеристики.

Охлаждение разбрызгиванием воды представляет собой сочетание традиционного воздушного или форсуночного охлаждения с разбрызгиванием воды на муфель. Его температуру сначала необходимо понизить путем воздушного охлаждения, чтобы уменьшить парообразование. Коэффициент теплопередачи водяной пленки на внутренней поверхности весьма высок, что обеспечивает лучшие характеристики процесса по сравнению с воздушным охлаждением. К качеству воды при таком охлаждении предъявляют строгие требования. Основные преимущества охлаждения разбрызгиванием — низкие капитальные затраты и высокие технологические показатели.

В районах с очень низкими климатическими температурами не рекомендуется устанавливать мощные колпаковые печи с охлаждением разбрызгиванием воды, так как может произойти оледенение цеховых конструкций вследствие образования водяных паров. Сопоставительный анализ трех систем охлаждения рулонов показан в табл.28.

В заключение авторы статьи  делают вывод, что байпасное+форсуночное охлаждение имеет значительные преимущества, несмотря на большие капитальные затраты.

Как уже было отмечено выше, в колпаковых печах с водородным охладителем устанавливают более мощные рециркуляционные системы с высокопроизводительным вентилятором, смонтированным в центре направляющего аппарата.

Сопоставление способов охлаждения рулонов после завершения отжига

1. Отжиг рулонов холоднокатаного металла в колпаковых печах

Вентилятор (рис.96) представляет собой конструкцию из 8 активных каналов-диффузоров для прохода газа и 8 пассивных — для поддержания садки рулонов. Вентилятор приводится во вращение двигателем (см. рис.96), полностью изолированным от окружающей среды (во время работы он заполняется водородом, используемым в качестве печной атмосферы). Применяют как двухскоростные двигатели (мощностью 15-22 кВт), так и односкоростные (мощностью 22 кВт).

Выходящие из СХП холоднокатаные полосы несут на себе остатки СОЖ. Наилучший вариант их удаления — электролитическая очистка. Такие агрегаты на многих предприятиях действуют как самостоятельные, а в агрегате непрерывного отжига они вмонтированы в его головной части. Зачастую же качественного удаления этих остатков перед отжигом рулонов в колпаковых печах нет. В связи с этим в колпаковых печах фирмы LOI предусмотрено сжигание масляных паров одной из горелок нагревательного колпака, выделенной для этой цели.

Таблица 28

Вентилятор с двигателем (дан в разрезе), полностью изолированным от окружающей среды

Рис. 96. Вентилятор с двигателем (дан в разрезе), полностью изолированным от окружающей среды

Чтобы избежать поверхностного окисления и цветов побежалости, полосу из стали высоких категорий вытяжки следует охлаждать в защитной атмосфере до достижения в середине рулона температуры 160°С. Затем рулоны обычно передают на участки окончательного охлаждения до 40°С, что требуется для последующей дрессировки полосы, Если атмосфера отличается влажностью и рулоны хранят в течение нескольких дней, то на внешней и внутренней поверхностях могут появиться пятна ржавчины. Для предотвращения этого явления создан участок охлаждения и хранения рулонов (рис.97). Охлаждение рулонов производят следующим образом.

Участок охлаждения рулонов

Рис. 97. Участок охлаждения рулонов: 1 — стенд охлаждения; 2 — герметичный кошпак (крышка); 3 — конвектор- ные кольца; 4 — центральная труба подачи осушенного воздуха; 5 — труба подачи нагретого воздуха; 6 — труба подачи осушенного воздуха; 7 — установка охлаждения нагретого воздуха; 8 — установка осушения воздуха

После снятия со стенда стопу рулонов устанавливают на специальный охлаждающий стенд и накрывают герметичной легкой крышкой, предохраняющей металл от контакта с окружающей атмосферой. Осушенный воздух подают через центральные трубы, которые предпочтительно располагаются под стендами, а тепло отражается в основном от кромок рулонов. Теплопередача усиливается с помощью конвекторных колец. Нагретый воздух через рециркуляционный вентилятор поступает в охладительное устройство, где тепло передается воде. Во время операций выгрузки и загрузки влажный воздух да окружающей атмосферы попадает под охладительные крышки, и для подавления этого в систему постоянно подается осушенный воздух с контролируемым расходом, получаемый путем охладительной или абсорбционной сушки. Абсорбция с использованием раствора хлорида лития оказалась особенно эффективной, так как в качестве теплообменного агента можно использовать дешевый пар, а установки имеют упрощенную конструкцию с небольшим числом движущихся частей. Если пар отсутствует, то целесообразно применять метод охладительной сушки. Поток воздуха после охлаждения рулонов пропускается через дроссельные заслонки и далее может использоваться на других участках охлаждения. Обработанные рулоны могут долго храниться в сухой атмосфере без риска коррозии.

Колпаковые печи с водородной защитной атмосферой, изготовленные фирмой «Эбнер», введены в действие на ОАО НЛМК. Гарантийные испытания этих печей, результаты которых приведены в работе [84], показали, что качество и чистота поверхности отожженных полос соответствуют требованиям заказчиков. Достигнута производительность печей 1,25-1,35 т/ч.

Применение колпаковых печей с водородной защитной атмосферой позволяет получать чистоггу поверхности холоднокатаных полос и однородность свойств по длине рулона сопоставимые с полосами, обработанными в агрегатах непрерывного отжига и с более высоким значением показателя нормальной анизотропии. Кроме того, колпаковый отжиг позволяет снизить затраты на травление подката в связи с использованием более низких температур смотки горячекатаных рулонов и соответствующего уменьшения количества окалины и повышения ее растворимости в НТА.

При замене традиционных колпаковых печей на печи с водородной защитной атмосферой пропускная способность печей увеличилась Eia 83%, сократились расходы газа на 12,5% и электроэнергии на 21%.

Недостатком печей с водородной защитной атмосферой является более высокая пожаро- и взрывоопасность по сравнению с традиционной азотно-во- дородной защитной атмосферой. Однако, как сообщается в работе [79], системы безопасности совершенствуются в течение 20 лет (теперь уже более 30 лет) и достигнуты большие успехи. Стандартными считаются следующие меры; камера отжига (нагревательный колпак) полностью заключена в металлический кожух; все сварные швы и трубопроводы для подачи водорода подвергают рентгеновскому контролю; зону под нагревательным колпаком контролируют на утечки азотом до начала отжига и водородом при периоде вьдержки перед началом каждого цикла охлаждения. Автоматическая система контролирует как последовательность технологических операций, так и технику безопасности.

В последние годы появились колпаковые печи емкостью до 60 т с электрическим нагревом, в которых отсутствует муфель. Нагрев садки в таких печах может осуществляться за счет конвекции в атмосфере азота В интервале температур 500-700°С процесс отжига происходит в вакууме. За счет плавного регулирования разность температур между нагревательным элементом и внутренними слоями отжигаемого металла незначительна. Кроме снижения энергопотребления, в таких печах предусмотрена защита садки от перегрева, несмотря на то, что нагрев ведется с максимально возможной скоростью. Такие печи потребляют примерно 350 кВт на одну тонну отжигаемого материала, и эта величина ниже, чем эквивалентный расход газа в обычной колпаковой печи. Сооружение вакуумной печи для отжига оказывается проще по сравнению с обычной колпаковой печью. Отказ от муфеля обеспечивает экономию в потреблении энергии при нагреве и охлаждении садки, так как во время работы нет необходимости в нагреве и охлаждении дополнительной массы металла и потерь тепла на передачу его через муфель. Одновременно снижается время, необходимое для нагрева и охлаждения рулонов. Снижаются расходы и за счет отказа от применения водородной атмосферы, а следовательно, и от исключения постоянного наблюдения и техническою обслуживания системы подвода водорода.

Тем не менее, пока печи с электроподогревом широкого распространения не получили.

Основными недостатками технологии отжига холоднокатаного металла в колпаковых печах продолжают оставаться большая длительность термической обработки и большие площади, занимаемые участком колпаковых печей, а также неравномерность нагрева рулонов (значительно сокращенное при использовании усовершенствованных по конструкции колпаковых печей и печей с водородной защитной атмосферой).

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий