气垫式退火炉用于黄铜退火时的气氛改造

2015-09-19赵永林

有色金属加工 2015年2期

赵永林

(中铝洛阳铜业有限公司，河南洛阳471039)

中铝洛铜列装的容克公司水平式气垫炉主要用于铜及铜合金的光亮退火。水平式气垫炉退火线是指带材在通过加热区和冷却区时被空气或保护性气体托起，与炉体无任何物理接触，同时加热和冷却采用强对流形式。原设备可提供的保护性气氛有高氢(氢气25%+余量氮气)、低氢(氢气≤4.5%+余量氮气)和纯氮气三种，此三种气氛主要用于紫铜带材退火。而实际生产中根据市场需要，黄铜带材退火量不断加大，根据经验，黄铜退火需用空气气氛。结合设备特点，充分利用现场条件进行改造，并与设备生产厂家的技术专家进行沟通交流，增加了专用于黄铜带材退火的空气气氛系统。

1 保护气气氛改造方法

1.1 改造原因

由于产品结构的变化，原设备的保护气气氛不能满足黄铜带材产品的退火，表现在以下两方面:

1)原保护气气氛的含氢气氛为还原性气氛，主要用于紫铜带材的退火，氮气气氛用于洗炉。根据工艺要求，炉内气氛的氧分压值为10－22bar，同时根据安全要求，炉子的密封性能必须很好。而这些与黄铜带材退火的工艺要求刚好相反，黄铜带材退火需要氧化性气氛，即新鲜的空气气氛，原保护气气氛系统无法提供;

2)改造前在原设备上进行黄铜带材退火，通常采用关闭保护气氛，利用原炉内的空气作为保护气氛进行退火。因为炉子密封性能良好，没有新鲜的空气进行补给，导致炉内含氧量低，黄铜带材锌析出严重，不仅影响带材质量，且锌析出容易粘接在炉内壁及喷嘴附近，导致炉子性能低下，甚至影响炉子使用寿命。同时黄铜和紫铜带材在生产转换时，必须进行气氛转换，此时炉内的过渡带不管是采用黄铜带材还是紫铜带材都将不可避免的产生氧化粉皮或锌粉析出，这均导致炉内污染，不仅增大炉内清理的难度，而且影响炉子使用性能。因此还需要采取合理的工艺措施解决此问题。

1.2 改造内容及采取相应的工艺措施

1.2.1 增加空气保护气系统

在保证设备安全的基础上增加一套空气保护气系统，需满足以下要求:

1)在保证安全的基础上能与原保护气气氛顺利切换。因为原保护气气氛含有氢气，为危险性气体，所以在气氛转换操作时，使用空气气氛之前必须将原保护气气氛关闭;使用原保护气氛之前必须将空气气氛关闭。在生产中严禁擅自开关两保护气氛的控制阀门，以免造成安全事故;

2)增加的空气气氛系统，能保证向炉内提供压力不小于80mbar的新鲜的连续的空气气氛;

3)对原保护气气氛不能有大的干扰和改动，同时尽量降低改造成本。

根据以上要求，该保护气气氛系统应该有合适的气源、调压元件和截止元件。

关于气源，由于原设备布置紧凑，且电气系统独立，同时为降低成本，不可能重新配置专门的供气系统。因此，巧妙的利用原设备炉子出口水封后的风刀风机作为供气源，该风机功率为30kW，可保证足够压力和流量空气供应。进气口有过滤系统，保证了空气质量，同时相对于风刀空气的使用量，该空气气氛系统使用量可以忽略不计，故不影响风刀的使用效果。另外采购气用安全调节阀、安全截止阀、相关管子及配件。如图1所示，在风机出口连接一个三通阀门，旁引出管路，依次安装截止阀和调节阀，将管路最终并入原保护气气氛向炉内供应的管路。

图1 Fig.1

1.2.2 采取合理的工艺措施

在更换炉内保护气氛时，炉内的过渡带材采用不锈钢带，可以有效避免产生铜氧化皮粉或锌粉析出等现象，保护炉内的清洁环境。

2 新增加的空气气氛系统使用效果

2.1 改善了带材表面质量

原来由于炉内空气处于封闭空间，随着生产持续进行，氧含量不断降低，导致锌析出严重，不仅影响带材质量，且对炉内环境造成影响。锌析出后不仅附着在喷嘴及炉壁上，同时散落在带材表面，造成带材表面质量下降。改造后，由于持续不断新鲜空气的供应，抑制锌粉析出，使设备恢复了对带材光亮退火的功能，同时大大改善了炉子性能。