1　不銹鋼光亮退火的工藝目的及對爐子的要求

1.1　消除加工硬化獲取滿意的金相組織
　　光亮退火爐主要用來進行不銹鋼在保護氣氛下的成品熱處理。當使用性能要求不同時，對光亮退火后金相組織的要求就不同，光亮熱處理的工藝也不同。
　　300系列奧氏體不銹鋼典型的熱處理工藝是固溶處理。

在升溫過程中使碳化物溶入奧氏體，加熱到1050～1150℃，適當保溫一段短時間，使碳化物全部溶解于奧氏體，然后迅速冷卻到350℃以下，得到過飽和固溶體即均勻的單向奧氏體組織。這一熱處理工藝的關鍵是快速冷卻，要求冷卻速度達到55℃/s，快速通過碳化物固溶后的再析出溫度區(qū)(550～850℃)。保溫時間要盡量短，否則晶粒粗大，影響表面光潔度(見圖1)。

圖1　奧氏體不銹鋼板光亮退火工藝示意(連續(xù)爐)
材料AISI304，鋼帶截面　600mm×0.5mm

400系列鐵素體不銹鋼加熱溫度比較低(900℃左右)，并較多采用緩冷獲得退火軟化組織。馬氏體不銹鋼采用退火方式，還可采用分段淬火再回火的方式處理。
　　從上述可知300系列與400系列不銹鋼在熱處理制度上差異很大，要想獲得合格的金相組織，就要求光亮退火爐的冷卻段設備有很大的調(diào)節(jié)余地。所以，現(xiàn)代先進的光亮退火爐，在其冷卻段往往采用強對流冷卻，設三個冷卻段，可單獨調(diào)節(jié)風量。沿帶鋼的寬度方向又分三個區(qū)段，通過風量導流調(diào)節(jié)帶鋼寬度方向的冷卻速度，控制板型。
　　不銹鋼冷軋帶鋼熱處理的另一關鍵問題是要求整根帶鋼在寬度、長度上組織都很均勻。馬弗式光亮退火爐采用大尺寸馬弗管，從馬弗管外部均勻地組織加熱氣流螺旋式環(huán)繞而過，使帶鋼均勻加熱。而要確保帶鋼沿長度方向的組織均勻，就要保持帶鋼在加熱爐中的線速度不變。所以，在現(xiàn)代立式光亮熱處理爐前后都裝有可精密調(diào)整的輥式張力調(diào)整裝置。它不但要使帶鋼進出口速度滿足熱處理速度的要求，不受活套量空套或滿套的影響，而且要根據(jù)帶鋼的板型情況建立并精密調(diào)整帶鋼小張力，滿足板型的要求。
1.2　獲得無氧化光亮的表面
　　光亮退火，是在H₂保護氣氛下對帶鋼進行熱處理。要達到BA板的要求，必須非常嚴格地控制爐內(nèi)保護氣氛，盡量避免氧化。
　　H₂保護氣氛下氧化是怎樣發(fā)生的呢?
　　不銹鋼帶的主要合金成分有Fe、Cr、Ni、Mn、Ti、Si等。圖2表示在退火溫度范圍內(nèi)，保護氣體H₂露點的變化與各類元素氧化的關系。由圖可以看出，在氫保護氣氛中，F(xiàn)e、Ni的氧化不是主要問題。但Cr、Mn、Si、Ti的氧化區(qū)間恰好在加熱溫度范圍內(nèi)。正是這些合金元素的氧化影響了帶鋼的表面光亮度。特別是鉻的氧化使帶鋼表面脫鉻，會降低不銹鋼的耐蝕性。但由圖2可以看出，當Cr含量在17％～18％、Ti含量在0.5%時，H₂露點必須低于－60℃，才能避免Cr、Ti在800C～1150℃加熱區(qū)間內(nèi)的氧化。

圖2　氫保護氣氛的露點和溫度對
合金元素氧化的影響

　　所以，光亮退火爐對保護氣體H₂及充填氣體N₂提出了嚴格的純凈度、殘余氧及露點要求。見表1。

表1　光亮退火對氫氣和氮氣的要求

此外，在爐內(nèi)如何保持保護氣體的純凈度也是關鍵問題。就這一點來說，馬弗罩密封性好，又不會發(fā)生如電加熱爐體材料對保護氣氛的污染，提供了較純凈的環(huán)境空間。加之，立式爐的帶鋼出入口都位于爐子的最下部，爐壓穩(wěn)定，因而與臥式爐相比，空氣進入的危險小得多^［3］。但光亮退火爐的進出口密封箱、帶鋼運送段、張力調(diào)節(jié)輥及爐頂導向輥箱都應確保達到百萬分之幾(ppM級)的密封要求，使氧氣、水汽不能進入，保護氣體不能泄出。
1.3　獲得良好的板型避免擦傷
　　為了獲得良好的板型，避免擦傷，除了要使加熱、冷卻過程均勻合理之外，還要建立帶鋼精密可調(diào)的小張力。
　　對于這一要求，立式光亮退火爐明顯優(yōu)于臥式光亮退火爐。
　　由圖3示意，取帶鋼在加熱段兩輥支點間距離L＝15m，則兩種爐內(nèi)帶鋼承受的單位張力T為

圖3　立式和臥式爐中的張力示意

　　立式爐T_立＝g×L＝7.9×15
　　得　T_立＝1.2N/mm²
　　臥式爐
　　T_臥＝3.7N/mm²
　　即　
　　式中：g為帶鋼重度，取g＝7.9t/m³
s為帶鋼下垂量，取s＝0.6m
　　為了減小帶鋼的張力，在臥式爐中不得不增加一對耐熱石墨輥，但石墨輥價格比較貴，且?guī)т撛趶埩^大的情況下與石墨輥接觸，擦傷增加。而在立式爐中，帶鋼處于帶小張力的懸垂狀態(tài)，板型好，擦傷小。

2　建設立式光亮退火爐需注意的相關問題

2.1　馬弗罩的蠕變與處理
　　馬弗罩在長期高溫狀態(tài)下會蠕變延伸。結(jié)構(gòu)上把馬弗罩吊在爐頂上，處于懸掛狀態(tài)，罩下部用水圈密封，不固定，允許一定的蠕變量。蠕變累積到一定量，移去水封，用專用的等離子切割機把馬弗罩下沿割去一段。約半年切割一次。切割操作要求比較高。對其專用設備、操作空間及結(jié)構(gòu)、操作可靠性要充分重視。
2.2　立式爐的安全維護
　　爐子以氫氣為保護氣體。密封要求達到10^－6次方級。微量的空氣漏入也會破壞保護氣氛，造成帶鋼氧化。一旦氫氣泄漏，上升堆積在塔式建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)會十分危險。所以要采取萬無一失的措施，確保安全。為此，爐子必須具備下述手段：在鋼帶進、出口的密封裝置旁配備火焰探測器；爐況監(jiān)視(溫度、壓力)系統(tǒng)；氮氣清掃裝置及自動應急措施；氫氣壓力監(jiān)控設備及自動應急措施；設備的消防滅火裝置及自動應急措施；建筑物的消防滅火、強制排風措施；消防報警中心。
　　立式光亮熱處理爐本體約45m高。對立式爐的設備運行監(jiān)控，要提供足夠的儀表通訊手段。立式結(jié)構(gòu)也帶來某些維護難度，如清灰問題，解決不好掉在鋼板表面就是廢品。
2.3　馬弗罩的更換
　　爐子本體高約45m，馬弗罩長約16m，使用壽命約4年。馬弗罩更換時，需從爐頂抽出，提升高度估計在65m左右。需要相應的塔吊和操作運轉(zhuǎn)空間。對此，在廠房設計、平面布置時都要充分考慮。
2.4　廠房配套
　　為立式爐配套的廠房呈局部高塔狀。為了保證帶鋼的張力均勻、板型好、運行順利，設備安裝精度要求很高。因而基礎不均勻沉降量要嚴格控制。廠房日常維護檢修所需的大高度起吊吊車、電梯、消防、強制通風等措施都要配套到位。
2.5　設備的維修與配件
　　立式光亮退火爐的技術要求高，設備制造商對設備維修和備件供應要求很嚴，其中一部分設備維修及備件供應只提供服務和供貨，不提供圖紙，價格不菲。所以，在合同談判時就要同時落實備件及設備維護的有關條件。

3. 結(jié)束語

(1)帶馬弗罩的立式光亮退火爐，是生產(chǎn)BA板的關鍵設備。對其要求是：
　　1)帶鋼加熱、冷卻溫度要均勻，使帶鋼寬度方向金相組織一致。

　　2)爐子的加熱、冷卻段具備大范圍的溫度調(diào)節(jié)余地，以適應各品種不銹鋼帶金相組織的要求。
　　3)爐子應配備精密可調(diào)的輥式張力調(diào)整裝置，以保證帶鋼在爐內(nèi)速度不變，沿長度方向組織均勻，板型好。
　　4)對爐內(nèi)保護氣體露點、純凈度的要求及對爐子密封性能的要求是確保BA板表面光亮度的關鍵。
　　(2)建造馬弗罩立式光亮退火爐必須考慮：馬弗罩的蠕變、維護與更換；采用氫保護氣體的安全應急措施；立式爐結(jié)構(gòu)帶來的廠房基礎，設備維護等相關問題。

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