可控气氛连续式热处理炉及其优化设计浅析

杨正荣

中铝洛阳铜业有限公司，河南 洛阳 471039

可控气氛连续式热处理炉是对铜及铜合金带材进行热处理的设备，其特点是，通过炉内可循环风机将可控气氛作用在带材上下表面产生漂浮力，使退火后带材的工艺性能均匀，在线脱脂功能可去除带材表面残留的轧制油和乳化液，带保护气氛的加热区和冷却区保证带材的表面不氧化实现光亮退火，在线酸洗去除带材表面上的氧化物，并最终通过刷子刷洗保证带材的表面质量，红外线式针孔仪在线检查带材表面缺陷。

和它退火功能类似的钟罩式退火炉以及其它带材退火炉是采用对流气体对带材实现光亮退火，因退火方式所致，料卷内外温度不一致，工艺性能不均匀，退火后的带材表面易有氧化物和粘结现象，比较难以满足高精度铜板带材的表面质量要求，目前主要用于紫、黄、青、白铜等带材的中间退火、成品软状态退火及消除应力退火。

1 系统及工艺描述

可控气氛连续式热处理炉整体设备包括从受料到生产线出口的工艺设备，工艺技术及工艺控制密切相关的过程控制系统软件/硬件，与工艺设备配套的特殊仪表及检测元件、液压系统及相配套的循环、冷却、通风、除雾系统等。

1.1 机列组成

由变频电机驱动的两台开卷机；液压操作的切头剪；焊接机；带材冲孔机；由碱液刷洗箱、碱液喷射箱、清水喷射箱和烘干箱组成的脱脂机；S辊；内有对中辊和张力测量装置的活套塔；炉前跳动辊；带保护气氛的加热区和冷却区；带材中对中辊、水封和偏转辊；酸洗装置；两台刷洗装置；厚带钝化装置；带有带料边缘对中的卷取机；助卷机；设备的开关柜和控制台，液压和气动系统。开卷机的卷筒由液压控制涨缩，两个开卷机交替使用。

各单体设备主要功能：

切头剪用于切除料头、料尾，由液压驱动。

焊接机主要作用是将上卷料尾与待生产卷料头焊接起来。由焊接喷嘴与电源组成，焊接喷嘴安装在一固定架上由气缸控制，焊接时由氩气保护，

脱脂机的作用是去除带材表面残留的轧制油和乳化液。带材首先通过碱液喷射箱，箱内碱液喷射到带材的上下表面，再经过刷洗箱由两组刷辊刷洗带材的上下表面。刷辊相对带材行走方向逆向转动。通过电机调整刷辊压下量补充刷毛磨损。由瓦特计控制刷辊的接触压力，保持刷辊的接触压力不变。储存喷射液和刷洗液的箱子由隔板靠油水比重不同实现油水分离。

S辊的作用是将带材张力分段，使整条生产线上的带材易于控制。

活套塔作用是储存带材，使接带和卸料时不必停车。由调整辊、一个由四点导向可以移动的存储托架和链条组成。活套塔出口，入口处的辊子均带有对中装置。

跳动辊作用是使进入炉子的带材具有一个恒定的张力。炉前跳动辊由电位计控制动作，信号反馈到S辊Ⅱ调整速度。

带保护性气氛的加热区和冷却区炉体由密封的焊接钢材组成，内胆、加热管和喷嘴由耐热钢制成，保护性气氛通过管路输送到炉内，靠循环风机将加热的保护气氛通过喷嘴喷射到带材的上下表面上进行热量传导，同时产生漂浮力。炉膛喷嘴装有自动对中装置，避免带材漂动。炉子入口采用气体密封。其结构是两组细长喷嘴分别装在带材的上下方位置，沿带材行走方向细长喷嘴相互交叉排列，沿带材行走方向的第一组细长喷嘴接外接风机空气，与炉子最近的另一组细长的喷嘴接保护气体，细长喷嘴可旋转，与带材夹角可调。工作时空气沿带材上下表面向外吹，而保护气体沿带材上下表面向里吹，使空气不能进入炉内，炉内保护气体不能吹出炉外，保证整体行程密封。

酸洗装置通过泵将酸液喷射到到带材上下表面，去除带材表面氧化物。

刷洗装置作用是刷去带材表面的脏物，保证带材清洁。由两组刷辊刷洗带材的上下表面，通过电机调整刷辊压下量补充刷毛磨损，由瓦特计控制刷辊的接触压力，保持刷辊的接触压力不变。（和脱脂机功能类似）。刷辊轴承端端板通过液压夹紧在侧面支撑上，有单独的推出缸用于推出刷辊，更换刷辊可在10分钟内完成。

钝化装置作用是提高带材抗腐蚀性。钝化液（BTA）通过上下喷嘴喷射到带材的上下表面，钝化液是可循环使用的。

卷筒为液压涨缩，有钳口、卷筒并配有标尺，以保证带卷位于卷筒中心。卷筒安装在移动的滑座上，由光电传感器控制液压缸自动动作，保证带材边部对中。卷取机带有一推板与小车一起用于卸料，并配有皮带助卷器，用于将带材头部送入套筒或卷筒。

2 机列与原气垫式退火炉对比

2.1 增设了可视系统和以PC为基础的数据管理，主要功能包括：菜单存储、后备数据、错误信息、故障分析，如果设备出现故障，将会自动报警至主操作台。

2.2 带材连接通过一种穿透焊接方法，也就是通过氩弧焊在带材重叠处烧出几个孔使其连接，此种连接较过去的带材机械缝合方法有以下优点：

1）连接处所承受的张力增加

2）减少带材连接时间，在薄带上节省的时间更为明显。

3）减少连接处的厚度。

2.3 所有挤压辊均为变频电动驱动，减少了带材与辊子之间的摩擦。

2.4 更换刷辊采用快速更换装置，可在10分钟内完成，最大限度的节约了生产消耗时间。

3 生产中出现的问题及处理方法

可控气氛连续式热处理炉在试车生产时，设备出现了带材水迹、开卷处带材跑偏划伤、液压泵站油温过高等故障，造成产品质量不符合要求。针对这些问题进行查找处理。

3.1 带材跑偏问题

可控气氛连续式热处理炉开车中开卷处带材跑偏擦划伤，经分析，以开卷卷筒为基准，用水平尺掉线，测量偏转辊尺寸及平衡度和水平度，发现偏转辊在安装时存在水平度误差0.02mm，造成带材的跑偏现象。通过调整，在传动侧重新加垫，解决了带材跑偏引起的表面擦划伤问题。

3.2 液压泵站油温过高问题的解决

可控气氛连续式热处理炉的液压泵站因在不同地区气候环境的差异，冷却器的冷却能力不足，油温过高，易导致报警停车，对液压系统中的液压元件有很大的伤害，同时因停车造成产品过烧报废。经查阅资料并结合现场实际，改进管路并将冷却器改为4m2，改进后油温基本控制在45℃左右，在生产过程中反映良好。

4 结束语

通过对设备的维护、改造，解决了一定的生产质量问题，使设备管理与生产、技术、质量有机的融合。本设备安装投产已三年多，通过实践检验证明设计是合理的，设备运行情况良好，最大限度的发挥了机列的生产能力，满足了生产工艺需要，取得了良好的经济效益。

[1]田军涛.气垫式连续退火炉在高精度铜带生产中的应用[J].有色冶金设计与研究，2009,30(4)