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在冷轧钢板生产中,为了消除冷轧加工硬度,使冷轧带钢具有良好的机械性能和表面质量,需对其进行退火处理。罩式退火炉是冷轧薄板、特别是一些高性能的钢板产品进行退火生产的主要设备之一。罩式退火炉又有氮氢罩式退火炉(HNX罩式炉)和全氢罩式退火炉(HPH罩式炉)之分。宝钢在80年代引进了德国LOI公司的氮氢罩式退火炉。氮氢罩式炉由于设计、投产较早,结构比较简单,技术水平也相对比较落后,炉台的密封性能和工艺参数检测手段也比较落后,近年来,随着炉台设备的老化,钢卷的退火氧化问题日趋严重。
本文结合冷轧薄板的生产过程、退火工艺以及罩式退火炉的结构特点,从生产工艺和炉台设备两方面分析了造成钢卷退火氧化的原因,提出了工艺及设备改善措施,并针对炉台上可能造成钢卷氧化的问题进行了研究分析。炉台设备引起钢卷被氧化主要是由外部气体渗入引起的,这可能是由内罩中出现局部气体负压或密封圈密封不良引起的。
对于内罩中保护气体负压的研究,本文结合罩式退火炉的冷却工艺,根据罩式炉钢卷装炉后气体流场的复杂情况,采用三维实体软件建立了气体流动模型,并采用专门的流体工程仿真计算软件对气体流场进行了研究分析。通过仿真分析结果,找出了有效消除负压区的方法,提出了改善意见。
对于炉台密封圈的密封性能研究,本文根据炉台密封圈在罩式退火炉炉台上的特殊安装方式,及其在工作过程中所承受的压力和温度载荷情况,结合橡胶材料的超弹性特性,对炉台密封圈进行了热--应力耦合有限元分析。通过分析,找出了罩式炉用环形密封圈的结构尺寸、材料特性等对密封性能的影响,进而找出了较好的密封方法,为现场具体应用提出建议。