电磁加热辊 电磁加热辊铝板带连退线退火单元

发布时间:2019-05-14 18:00:18 来源:联净电磁加热辊
电磁加热辊
原文标题:电磁加热辊铝板带连退线退火单元
原文发布时间:2018-11-14 19:13:04
原文作者:联净电磁加热辊。
如果您喜欢本文,请关注头条号【联净电磁加热辊】阅读更多相关文章。
如果您是本文作者,不希望我们转载此文,请联系我们删除。
电磁加热辊

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

Continuous annealing unit by inductive heating roller used for aluminum plate

一、 背景

电磁加热辊铝板带连退线退火,属于金属板材料连续退火的一种,目前的连续退火(包括采用电磁加热辊的钢板连续退火),大多应用于钢板的连续退火工艺中。在铝板带行业,国内很多铝带生产工厂都采用批式退火工艺(罩式退火炉、箱式退火炉、台车式退火炉等),仅有为数不多的生产企业引进了连续退火生产工艺。随着汽车工业及航天工业发展的需求,采用连退工艺的铝板越来越多的受到相关行业的欢迎。

当前的连续退火都是使用连续退火机组,采用燃气加热或者电阻加热将炉内温度提升到工艺温度。相比批式退火工艺,采用连续退火的产品品质一致性好,速度也大大提高。因此,更适合用于大规模的连续生产。但现有连退线的技术都被国外少数企业掌握,如奥地利Ebner公司,目前连续退火炉价格很高,仅一台退火炉的造价就过亿,只有为数不多的企业采用,如常州诺贝丽斯(中国)铝制品有限公司、中国忠旺铝业等。

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火

典型的铝带连退机组布置示意图

除了价格之外,国内的连退线仍然在加热方式上有很大的提升空间。无论是燃气加热还是电阻加热,都是将炉内空气加热,再由空气将热量通过辐射与对流的方式传递到铝带,因此,热利用效率低,而且铝带上温度均匀性也欠佳,进而影响产品的一致性。

如采用加热辊作为热源(电磁加热辊铝板带连退线退火),铝带的热量来自于辊筒,通过传导的方式传递到材料上。这种加热方式主要优点在于:传热速度快,生产效率高;温度均匀,产品一致性良好;能耗低。因此,电磁加热辊铝板带连退线退火理论上比现有连退炉更有优势。

二、 设计依据

生产材料:铝带

产品规格:厚度0.3~2.0mm;宽度:1520mm(max)

生产速度:20~60m/min

退火温度:380~420℃;

淬火温度:约540℃,水温约40℃,铝板出水温度约100℃

三、 基本计算

1、 关于退火加热功率

以升温400℃、铝板厚度2mm、宽度1520mm、速度40m/min计算,则所需净功率为:

2.0mm×1520mm×40m/min×60×2700kg/m³×0.88kJ/kg.℃×400℃=6934118kJ/hr=1926kW

在如此高温下工作,建议装机功率不低于净功率的2倍,即装机功率不低于4000kW。

2、 关于淬火线速度问题

淬火时,铝板进入到水中的温度大约为540℃,为保证其在进入水中时铝板温度没有开始下降,因此,需要铝板具有一定的线速度。

假设冷却水的换热能力足够强,水温始终维持在40℃。

假设铝板离开水面时温度大约为100℃。

根据现场的空间,假设铝板浸泡在水中的总长度为1800mm。

已知铝的平均导热系数为230W/m.K,密度为2700kg/m³,比热容为0.88kJ/kg.℃

铝板淬火的示意图如下:

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火

铝板进入水中时温度急剧下降,下述计算时假设瞬间降低300℃,则在不同假定速度下,可以计算得到近似的换热量和传热速度如下:

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火

当单位时间内铝板散热(即铝板传递到水中的热量)小于铝板内部直接传热量时,铝板在进入到水中之前即已经开始降温了。这里以1s作为单位时间进行近似计算,可以看出,只有速度小到0.01m/s左右才会出现这样的情况。

改变铝板入水后的瞬间温度下降值计算,对最终结果影响很小。

因此,电磁加热辊铝板带连退线退火在预计的工艺速度(大约20~60m/min)下,都不可能出现铝板在进入到水中之前就开始降温的情况。

四、 设计方案

1、 电磁加热辊铝板带连退线退火退火方案一(完整退火)

清洗后的铝板输送到退火炉,先经过除尘辊,去除途中可能的细小灰尘,以保证铝板的彻底清洁,然后进入到炉子里加热。

退火炉分为4段,分别为第一升温区、第二升温区、保温区、降温区。每个温区相对封闭,以防止相邻温区的干扰。炉内共配置30支加热辊筒。

第一升温区:采用4支中低温辊筒,大约3s时间,将铝板温度提升到近300℃,然后进入到第二升温区。

第二升温区:采用4支高温辊筒,大约3s时间,将铝板温度提升到退火工艺温度。

保温区:根据我们所掌握的信息,连续退火需要的时间有的高达60s,因此,为适应各类产品,本区配置22支辊筒,确保足够的停留时间。

降温区:设置水冷和风冷两种模式,根据需要使用,可以方便切换。一旦达到固溶温度以及保温时间,带材立刻在水/空气组合式淬火装置内进行精确的淬火冷却,针对不同厚度和合金的铝板实现必需的冷却梯度及抗张强度,同时保证铝板在淬火结束时平整。

最后,在电磁加热辊铝板带连退线退火降温区之后设置一个烘干区,将水冷的铝板采用热风烘干,去除残余的水分,确保铝板干燥。

整个单元设备示意图如下。

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火

电磁加热辊铝板带连退线退火加热辊筒规格如下(联净电磁加热辊):

● 尺寸:φ600×L2100

● 材质:32Cr3Mo1V / 310s / 316L合其它同等锻件

● 材质辊面镀层:喷涂耐高温陶瓷

● 辊面粗糙度:Ra≤0.2μm

● 跳动度:≤0.10mm

● 运行线速度:60m/min(max)

● 设计最高温度:300℃(第一升温区),600℃(其它区域)

● 工作温度:380~420℃(退火),约540℃(淬火)

●温度精度:±2~3℃(工作区域)

● 加热功率:400kW/支(为保证辊筒通用性,建议配置相同的功率,但辊筒实际消耗的功率不会因为装机功率增加而增大)

电磁加热辊铝板带连退线退火整个炉子外壳均采用304不锈钢制作,并填充岩棉保温材料;每支辊筒都采用伺服电机单独传动,以确保线速度严格一致,减小铝板和辊筒之间的摩擦;每支辊筒上都设有支撑装置,开机时让铝板和辊筒不直接接触,辊筒可以单独转动,这样,启动时可以在很短的时间内达到稳定工艺状态,减少材料的浪费(如下图);每支辊筒上都设有多个温度检测传感器,能及时将信号传递到控制柜,控制柜根据预设的程序,随时调整加热状态,确保铝板温度均匀。

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火

2、 电磁加热辊铝板带连退线退火退火方案二

由于现场空间有限,如果按照完全退火的方案,是无法将设备布置好的。为此,设计了一套简易的退火方案,退火炉体积大幅度缩小,辊筒数量也大大减少。尽管如此,现有空间仍然无法完全将设备放下,必须搭建一个钢平台,在6米以上的空间来安装退火炉。

本方案配置8支加热辊筒,直径需要更大些,单支功率也要高于方案一。

电磁加热辊铝板带连退线退火炉外壳采用304不锈钢制作,并填充岩棉保温材料;每支辊筒都采用伺服电机单独传动,以确保线速度严格一致,减小铝板和辊筒之间的摩擦;每支辊筒上都设有支撑装置,开机时让铝板和辊筒不直接接触,辊筒可以单独转动,这样,启动时可以在很短的时间内达到稳定工艺状态,减少材料的浪费;退火炉后部设有保温嘴,确保从退火炉出来的铝板温度不至于下降太快;淬火水箱安装在退火炉下方尽可能近的地方;每支辊筒上都设有多个温度检测传感器,能及时将信号传递到控制柜,控制柜根据预设的程序,随时调整加热状态,确保铝板温度均匀。

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火

加热采用8支电热辊筒,规格如下(联净电磁加热辊):v 尺寸:φ750×L2100

●材质:32Cr3Mo1V / 310s / 316L 或同等性能锻件材料

● 辊面镀层:喷涂耐高温陶瓷

● 辊面粗糙度:Ra≤0.2μm

● 跳动度:≤0.10mm

● 运行线速度:

● 设计最高温度:600℃

● 温度精度:±2~3℃(工作区域)

● 加热功率:500kW/支

五、 控制系统

电磁加热辊铝板连续退火控制系统由感应加热电源单元、温度控制单元、保护单元及通信单元构成。控制示意图如下:


电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连续退火


电磁加热辊铝板带连退线退火控制柜上配置一个触摸屏,可以方便地设定温度及功率等参数。整机通信方式为以太网通信,并提供预留接口。主要电气器件品牌有Allen Bradley、SIEMENS、Proface、ABB、Schneider、Legion等。人机操作参考画面如下(可以提供中英双语)。

电磁加热辊铝板带连退线退火单元

铝板连缀退火

电磁加热辊铝板带连退线退火,目前应用于铝板的在线工艺,有部分厂家已经试验阶段,相信不久,这项技术就会给ABS板及其它行来带来更多的应用。


电磁加热辊 电加热器



猜你喜欢