不锈钢丝退火升温工艺系统技术方案

本发明专利技术公开的一种不锈钢丝退火升温工艺系统，按照不锈钢丝行走路线，按照行走路线，每根不锈钢丝依次穿过各自的烘箱管段、裸露段、进丝管段、退火炉管段、冷却管段、出丝管段；另有还原性气体连通退火炉管段与冷却管段的交接处，朝着进丝管的敞口流出燃烧，给不锈钢丝瞬间加热升温；后续的不锈钢丝退火炉段加热至退火温度，再经过冷却池冷却后从出丝管出去。本发明专利技术的不锈钢丝退火设备，结构简单巧妙，制造成本和使用成本均低，还原性气体具有多种组合功能，不锈钢丝加热效率高、金相结构良好。金相结构良好。金相结构良好。

【技术实现步骤摘要】
不锈钢丝退火升温工艺系统
[0001]

[0002]本专利技术涉及一种钢丝拉丝过程中的退火技术。

技术介绍

[0003]不锈钢热处理一般是在退火炉中采取固溶热处理，也就是人们平常所谓的“退火”，温度范围为1040~1120℃。退火气氛一般都是采用纯氢作为退火气氛，气氛纯度最好是99.99%以上，如果气氛中另一部分是惰性气体的话，纯度也可以低一点，但是绝对不能含有过多氧气、水汽。
[0004]2014107925319的专利技术提供了一种不锈钢焊丝用原丝的退火工艺，在拉丝之前，将原丝的盘圆在退火炉中进行退火热处理，使得炉温逐步升至工艺所需温度后降温冷却。该技术可作为本专利技术技术的参考内容。
[0005]2021.9《化工管理》中刊登了“冷轧不锈钢退火酸洗线的几种工艺”，文章中介绍目前行业中主要采用氢气作为保护气体，由于氢气是一种强还原剂，故在冷轧不锈钢退火处理时，炉内的保护气体越纯、浓度越高，退火后的带钢表面也就越清洁光亮。但由于氢气的易爆炸，目前行业中普遍采取氨分解气，导致了保护气体在纯度上的可变因素较大，这就需要在设备的设计和使用过程中更多去从气密性上控制，确保保护气体的浓度达到要求，达到再结晶光亮退火的目的。但是对于氨分解气的使用设备仅仅局限于退火炉，成本较高，周期较长。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：提供一种设备建造和使用成本低，集分段加温、保护阻氧、降温同步进行的不锈钢丝退火升温工艺系统。
[0007]技术方案：本专利技术的不锈钢丝退火升温工艺系统，具有多根平行设置的不锈钢丝，按照行走路线，每根不锈钢丝依次穿过各自的烘箱管段（或预热炉管段）、裸露段、进丝管段、退火炉管段、冷却管段、出丝管段。
[0008]进丝管段、退火炉管段、冷却管段、出丝管段为相互连通的管路。
[0009]另外，在退火炉管段与冷却管段之间连接有还原性气体管路（还原性气体管路通过流量阀控制流量或压力），进丝管段的入口处为具有供还原性气体流出的开口和不锈钢丝进入的开口，出丝管段的出口处为束口（基本密闭，进丝管尾端的管径逐渐缩小至不锈钢丝直径略大的尺寸，并且在尾端的内部设置有阻气堵料；只能供不锈钢丝传出，不能供还原性气体流出）。使得保护性气体只能朝向进丝管段方向流出，不能朝向出丝管段流出。
[0010]所述的还原性气体为氨气分解炉分解的氢气和氮气，氮气是惰性气体，保护不锈钢丝；或者，还原性气体为比较纯净（纯度高也不易爆炸）或者混有氮气等惰性气体的烷烃
气体（燃烧值较高，安全性优于氢气，而且化学性质比较稳定，没有烯、炔类活泼）；优选烷烃气体为丁烷，丁烷的燃烧值高于其他常见气体（详见下文附表一，戊烷燃烧值虽高于丁烷，但常温为液体，不能作为还原性的保护性气体，所以不予考虑），远高于氢气，其瞬间燃烧产生的热量能够使得不锈钢丝在下述第二次加热过程中快速升温150
‑
350℃。还原性气体与空气接触时能够被点燃燃烧，给予出丝管段加热，传热给不锈钢丝。
[0011]表一、气体热值比较表：。
[0012]同时排出的具有一定压力的还原性气体能够阻止大气中的氧气进入进丝钢管内部，保证其中的被加热到较高温度的不锈钢丝不会接触氧气被氧化。保护性还原气氛（氢气或烷烃气体）在惰性气氛（氮气）保护或者纯度较高时也可以不需要惰性气体保护，不爆炸不氧化；氢气或烷烃气体燃烧加热产生的水蒸气和氮气可以直接排空，还原性气体逆行阻挡氧气进入，同时氧气被氢气燃烧消耗，进一步确保不锈钢丝在进丝管中不会被氧化。
[0013]所述的烘箱钢管段预置并穿越于烘箱中，烘箱中的高温烟气给烘箱钢管预热，并将其管壁的热量传递给不锈钢丝，使得不锈钢丝被第一次加热（温度为100
‑
150℃），表面的水汽被烘干，同时不锈钢丝不接触烘箱中的腐蚀性烟气。
[0014]裸露段为较短的一段，使得不锈钢丝被第一次加热产生的水汽散发到大气中，而且由于第一次预热的温度较低，不锈钢丝不会被周围空气中的氧气所氧化。
[0015]进丝钢管的直径约为不锈钢丝直径的5
‑
12倍，优选为5
‑
6倍（太小时还原性气体的量较小，燃烧产生的热量不够；太大时，需要燃烧气体的量过大，资源消耗较多，而且容易产生回火，影响系统安全；而且燃烧的温度过高，不利于分阶段加热使得不锈钢丝的金相组织趋于合理）。进丝钢管段的管壁上预置有多个沿着长度方向排布的出气孔作为开口（优选出气孔朝下，使得还原性气体被点燃时，火苗向上直接加热管壁，间接对管中的不锈钢丝进行第二次加热），（最后的管端开口兼作为不锈钢丝的入口），供还原性气体逐级排出，并与空气中的氧气反应，在出气孔处被点燃产生热量，给予管壁加热，使得不锈钢丝被第二次加热，给予不锈钢丝在线的瞬间加热升至退火需要的第二阶段温度（控制还原性气体的气压为2
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10atm、不锈钢丝的直径1
‑
2.5mm、不锈钢丝行走的速度1
‑
5米/秒，通过还原性气体的数
量和燃烧值，以及不锈钢丝的比热单位时间行走的质量等参数，结合不锈钢丝在烘箱管道中被预热的温度，就可以计算控制不锈钢丝被第二次加热升温100
‑
400℃，达到温度200
‑
550℃）。
[0016]由于焊接用不锈钢丝经过粗拉以后的不锈钢丝的直径已经比较细（第二次加热退火的温度更容易精确控制），其经过氢气或烷烃气体燃烧瞬间（在进丝管中行走的时间）所产生温度可以减少在退火炉中加热需要的时间和热量，减少了生产周期。而且，不锈钢丝的显微结构和力学性能均达到产品生产标准的要求。
[0017]不锈钢丝继续在退火炉钢管段行走，被退火炉中的燃料（如煤气或天然气与空气的混合气体）从退火炉钢管外进行加热（第三次加热），使得行经其中的不锈钢丝继续升温至1000
‑
1100℃，达到不锈钢丝退火所需要的最高温度，实现退火过程。
[0018]然后，不锈钢丝行经设置在冷却池中（其中储放有大量的水溶液）的冷却管段，被快速冷却降温至常温。最后，从出丝管段的出口引出。
[0019]退火炉中煤气或天然气燃烧产生的废气通过废气管反流到烘箱中，其中残余的热量用于给烘箱中的烘箱钢管预热（不直接预热不锈钢丝，避免不锈钢丝被高温废气腐蚀），进而使得在烘箱钢管中行走的不锈钢丝被预热（第一次加热）达到一定的初始温度，再接受后续第二次和第三次加热的热量，热量叠加使得不锈钢丝达到退火需要的高温，废热充分利用，减少氢气（氨气）或烷烃类气体的消耗，经过烘箱中余热利用后的烟气从烘箱上方的排气管直接排空，可减少废热的排放，基本不影响车间的环境温度。
[0020]有益效果：本专利技术的不锈钢丝退火加热分为三阶段：（1）烘箱预热烘箱钢管传热，使得不锈钢丝在前面工序的清洗中的水分蒸发，温度提升到100
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150℃；（2）进丝管段加热，点燃管内从出气孔出来的还原性可燃气体后加热管壁，使得其中的不锈钢丝被传热加热至250
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢丝退火升温工艺系统，具有多根平行设置的不锈钢丝，其特征在于：按照行走路线，每根不锈钢丝依次穿过各自的烘箱管段、裸露段、进丝管段、退火炉管段、冷却管段、出丝管段；烘箱管段穿越烘箱，退火炉管段穿越退火炉；进丝管段、退火炉管段、冷却管段、出丝管段为相互连通的管路；在退火炉管段与冷却管段之间连接有还原性气体管路，进丝管段的入口处为具有供还原性气体流出的开口和不锈钢丝进入的开口；出丝管段的出口处为束口，仅供不锈钢丝出去；不锈钢丝在烘箱管段被烘箱第一次加热升温烘干，在退火炉管段被燃气第三次加热升温至退火温度。2.如权利要求1所述的不锈钢丝退火升温工艺系统，其特征在于：敞口处排出高于大气压的还原性气体阻止氧气进入，同时被点燃，给予不锈钢丝进行第二次加热升温。3.如权利要求1或2所述的不锈钢丝退火升温工艺系统，其特征在于：进丝管段的管壁上预置有多个沿着长度方向排布朝下的出气孔作为开口，使得还原性气体被点燃时，火苗向上直接加热管壁，间接对管中的不锈钢丝进...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新春，蔡小栋，周焕，
申请(专利权)人：江苏铂宝焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：