一種採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法
2023-06-01 22:10:41
專利名稱：一種採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法
技術領域：
本發明屬於有色金屬技術領域，特別是涉及一種採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法。
背景技術：
鈹銅合金是一種典型的沉澱強化型合金，經過適當的固溶、時效熱處理，可獲得與特殊鋼相當的強度。同時又具備高的導電率、導熱率、高硬度和耐磨性、高的蠕蝕性能，還具有良好的鑄造性能、非磁性和衝擊時無火花導電性能。因此鈹青銅合金具有其他許多合金所不可替代的優異性能，作為導電彈簧材料被廣泛應用。鈹青銅合金淬火工藝要求相對嚴格固溶加熱溫度範圍相對要窄，溫度均勻性 要好，而對冷卻速度要求更嚴，尤其是生產帶材時的冷卻速度，即要求帶材在10秒以內從7500C ^9500C的保溫溫度冷卻至240°C以下達到快速充分固溶的目的，並在冷卻段繼續冷卻至室溫。這種工藝需求對爐體加熱段、均熱段及冷卻段的設計和配置具有更高的要求。目前，鈹青銅帶材的生產大多是採用臥式連續熱處理爐生產，其存在如下技術缺陷1)現有的臥式連續熱處理爐都採用電加熱方式，這種方式一是能耗高，二是高溫時控溫精度不穩定。2)臥式爐，一般爐內採用氣浮的方式，在超過800°C以上時氣浮能力明顯不足，生產厚帶較困難。
發明內容
本發明的目的就在於提供一種精確控制鈹青銅帶材溫度、實現均勻加熱，降低能耗和生產成本，同時易實現厚帶材生產的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法。為實現本發明所採取的技術方案為
一種採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，包括帶材的預處理，預加熱，加熱、保溫和冷卻，其特徵是上述預加熱、加熱、保溫和冷卻都是在立式淬火爐中實現，該立式淬火爐所需熱源以天然氣為燃料，冷卻採用氮氣冷卻，通過調整帶材通過爐體內的速度，實現
O.05"!. 5mm,寬度小於500 mm的鈹青銅帶材連續淬火。所述鈹青銅帶材通過立式爐爐體時的帶速設定為10m/min — 25m/min。本發明具有以下技術特點
I、本發明採用立式爐體，帶材在爐內運行主要靠自重，兩側風力平衡，避免帶材偏向一側造成帶面損傷或刮邊。2、本發明採用天然氣加熱，通過調節空/燃比來控制立式淬火爐的溫度，天然氣和助燃空氣的流量經過微電腦計算後進行準確配比，再輸入爐內進行充分燃燒。流量控制的方式準確可靠，燒嘴一旦工作，就處於良好性能負荷狀態，保證燒嘴的工作性能最佳，根據爐溫的需要，熱出力能力可在259^100%之間調節控制，控溫精度可實現±2°C。熱效率和控溫精度高，避免了天然氣不充分燃燒時容易產生黑煙、熱效率降低、汙染環境的缺陷，保證了立式爐運行時的控溫效果。從而降低了生產成本低，大大提高了產能，固溶處理後材料性能的均勻性得到了充分保證。3、立式淬火爐總煙道入口附近安裝有檢測氧含量探頭，對煙氣中的含氧量進行監測。檢測結果用於加熱控制系統的調節，以提高爐子的加熱效率，減少煙氣排放對大氣的汙染。該工藝所產生的煙氣與先進的除塵設施相連，含鈹粉塵氣體和燃燒廢氣在風機的引導下進入除塵器，後經熱交換器進行冷卻和多級過濾，氣流中一部分顆粒粗大的塵粒在重力和慣性力的作用下，沉降到灰鬥；粒度細、密度小的塵粒進入過濾器，通過布朗擴散和纖維攔截等綜合效應，使鈹粉塵沉積在濾筒的濾料表面，多級過濾後的氣體進入集中鈹塵系統內再次進行處理後於100米高空排放。4、立式淬火爐爐內採用多段多區控制供熱方式，即鈹青銅帶材在淬火爐內經過加熱段和均熱段預完成坯料的加熱，其中加熱段又分為預熱區和供熱區。淬火爐採用8隻高速燒嘴，分三層沿爐體內部周向排列。利用該設置控制加熱段的預熱區和均熱段的溫度為7500C ^8800C ;為了避免進料初期的溫度波動，加熱段的供熱區設定值為900°C、80°C，以補償預熱段的熱量損失，從而實現帶材溫度的均勻性。 5、在立式淬火爐的入口密封箱處安裝有氫氣分析儀，進一步有效地控制爐膛氣氛，滿足鈹青銅帶材在微還原氣氛下的加熱工藝要求。6、在立式淬火爐的冷卻段部分安裝有軸流式風機和噴射風嘴，通過其將風直接吹向帶材，使帶材在10秒以內實現快速冷卻至240°C以下,達到鈹青銅合金帶材充分固溶的性能要求。7、入口密封箱和出口密封箱裝有工藝氣氛排放系統(氫氣分析儀)，排放系統馬達由主電源供電。如果主電源發生故障，電機上的堵轉監視器監測到故障發生時，自動切換至應急電源，保證氣氛排放系統的正常使用。另外在出口密封箱和入口密封箱處都安裝了紫外線火焰探測器和報警裝置，若檢測到火焰出現，氮氣就會吹入密封區內，如果火焰沒有熄滅並且警報在兩分鐘內再次出現，整個爐體將切換到氮氣吹掃模式，保證設備安全和人員安全。綜上所述，本發明利用上述的精確控溫方式實現鈹青銅帶材的均勻加熱，確保材料加熱均勻，並能實現快速冷卻達到充分固溶的目的，能夠生產厚度為O. 05^1. 5mm,寬度小於500 mm的鈹青銅帶材，其固溶溫度為24(T980±2°C。
圖I為本發明中多段多區控制供熱方式原理圖。
具體實施例方式本發明採用立式淬火爐，以天然氣為燃料實現加熱，天然氣熱值Qffi= 34. 9IMJ/Nm3 ;爐前接點壓力8"10 kPa ;低發熱值34. 91 MJ/Nm3。鈹青銅帶材在爐內經過預熱區、供熱區和均熱段，完成坯料的加熱保溫過程，實現軋制工藝所要求的加熱溫度和帶溫均勻性。鈹青銅帶材在爐內的帶速控制在10m/min-25m/min。實施例I
退火用鈹青銅帶為O. 5mm厚、450mm寬IOOOm長的QBe2/C17200帶材，其原始力學性能數據見表1-1。
I.預處理將帶材依次通過高壓熱水除油脫脂、水洗、熱風吹掃，保證帶材表面清潔，然後經過入口活套和入口夾送輥從爐體頂部依次進入爐體。整個帶速設定為10m/min。2.預加熱帶材進入爐內後首先進入加熱段預熱區。預熱區溫度設定為750 -800°C，帶材經過預加熱後進入加熱段的供熱區。採用燃燒控制方式主要採用流量調節，天然氣和助燃空氣的流量 分別經過微電腦計算後進行準確配比，再輸入爐內進行充分燃燒，流量調節的控制方式準確可靠。採用8隻高速燒嘴分三層沿退火爐周向排列，燒嘴一旦工作，就處於良好性能負荷狀態，保證燒嘴的工作性能最佳，燃燒效果最佳，從而避免了天然氣不充分燃燒時容易產生黑煙、熱效率降低、汙染環境，保證了爐體運行時的控溫效果。3.加熱帶材經過加熱段預熱區後進入加熱段供熱區。供熱區的溫度設定為900 - 950°C。採用8隻高速燒嘴分三層沿退火爐周向排列，有效起到了均勻爐溫的作用。在入口密封箱處安裝用於調節工藝氣氛的氫氣含量的氫氣分析儀，進一步有效地控制爐體內的工藝氣氛，滿足鈹青銅帶材在微還原氣氛下的加熱工藝要求。4.保溫帶材通過加熱段供熱區後進入均熱段。均熱段的溫度設定為750 -800°C。在淬火爐的總煙道入口附近安裝檢測氧含量探頭，對煙氣中的含氧量進行監測。檢測結果用於加熱控制系統的調節，提高爐子熱效率，減少煙氣排放對大氣的汙染程度。燃燒所產生的煙氣與先進的除塵設施相連，含鈹粉塵氣體和燃燒廢氣在風機的引導下進入除塵器後，經過熱交換器進行冷卻和多級過濾，氣流中一部分顆粒粗大的塵粒在重力和慣性力的作用下，沉降到灰鬥；粒度細、密度小的塵粒進入過濾器，通過布朗擴散和纖維攔截等綜合效應，使鈹粉塵沉積在濾筒的濾料表面，多級過濾後的氣體進入集中鈹塵系統內再次進行處理後於100米高空排放。5.快速冷卻帶材在經過加熱保溫後進入冷卻段，並在10秒以內實現快速冷卻至240°C以下，達到鈹青銅合金帶材充分固溶的性能要求。此主要是通過立式淬火爐的冷卻段部分安裝的軸流式風機和噴射風嘴實現快速冷卻。6.後處理冷卻後的帶材經出口活套以及後處理段到達收卷卷取，完成整個淬火工藝。淬火後的力學性能數據見表1-2。實施例2
I.預處理退火用鈹青銅帶為O. 3mm厚、430mm寬1500m長的C17510帶材，其原始力學性能數據見表2-1。將帶材依次通過高壓熱水除油脫脂、水洗、熱風吹掃，保證帶材表面清潔，然後經過入口活套和入口夾送輥從爐體頂部依次進入爐體。整個帶速設定為25m/min。2.預加熱帶材進入爐內後首先進入加熱段預熱區。預熱區溫度設定為800 -880°C，帶材經過預加熱後進入加熱段供熱區。採用燃燒控制方式主要採用流量調節，天然氣和助燃空氣的流量分別經過微電腦計算後進行準確配比，再輸入爐內進行充分燃燒。流量調節的控制方式準確可靠，採用8隻高速燒嘴分三層沿退火爐周向排列，燒嘴一旦工作，就處於良好性能負荷狀態，保證燒嘴的工作性能最佳，燃燒效果最佳，從而避免了天然氣不充分燃燒時容易產生黑煙、熱效率降低、汙染環境，保證了爐體運行時的控溫效果。3.加熱帶材經過加熱段預熱區後進入加熱段供熱區。供熱區的溫度設定為950 - 980°C。採用8隻高速燒嘴分三層沿退火爐周向排列，有效起到了均勻爐溫的作用。在入口密封箱處安裝用於調節工藝氣氛的氫氣含量的氫氣分析儀，進一步有效地控制爐體內的工藝氣氛，滿足鈹青銅帶材在微還原氣氛下的加熱工藝要求。
4.保溫帶材通過加熱段供熱區後進入均熱段。均熱段的溫度設定為800 -880°C。在淬火爐的總煙道入口附近安裝檢測氧含量探頭，對煙氣中的含氧量進行監測。檢測結果用於加熱控制系統的調節，提高爐子熱效率，減少煙氣排放對大氣的汙染程度。燃燒所產生的煙氣與先進的除塵設施相連，含鈹粉塵氣體和燃燒廢氣在風機的引導下進入除塵器後，經過熱交換器進行冷卻和多級過濾，氣流中一部分顆粒粗大的塵粒在重力和慣性力的作用下，沉降到灰鬥；粒度細、密度小的塵粒進入過濾器，通過布朗擴散和纖維攔截等綜合效應，使鈹粉塵沉積在濾筒的濾料表面，多級過濾後的氣體進入集中鈹塵系統內再次進行處理後於100米高空排放。5.快速冷卻帶材在經過加熱保溫後進入冷卻段，並在10秒以內實現快速冷卻至240°C以下，達到鈹青銅合金帶材充分固溶的性能要求。此主要是通過立式淬火爐的冷卻段部分安裝的軸流式風機和噴射風嘴實現快速冷卻。後處理冷卻後的帶材經出口活套以及後處理段到達收卷卷取，完成整個淬火工藝。淬火後的力學性能數據見表2-2。表1-1淬火前帶材的力學性能數據
權利要求
1.一種採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，包括帶材的預處理，預加熱，加熱、保溫和冷卻，其特徵是上述預加熱、加熱、保溫和冷卻都是在立式淬火爐中實現，該立式淬火爐所需熱源以天然氣為燃料，冷卻採用氮氣冷卻，通過調整帶材通過爐體內的速度，實現O.05"!. 5mm,寬度小於500 mm的鈹青銅帶材連續淬火。
2.按照權利要求I所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是通過檢測爐內各部位的溫度，自動調節空/燃比，同時監測爐內氧含量來實現加熱控制系統的調節，實現自動控溫。
3.按照權利要求2所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是上述監測氧含量是通過立式淬火爐總煙道入口附近安裝的檢測氧含量探頭實現。
4.按照權利要求I或2所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是所述立式淬火爐爐內採用多段多區控制供熱方式。
5.按照權利要求4所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是所述多段多區控制供熱方式是指鈹青銅帶材在淬火爐內經過加熱段和均熱段完成坯料的加熱，其中加熱段又分為預熱區和供熱區，控制上述加熱段的預熱區溫度為750°C 880°C，供熱區溫度為900°C 980°C。
6.按照權利要求5所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是上述預熱區、供熱區和加熱段的溫度通過設置在爐內軸向排列的高速燒嘴控制。
7.按照權利要求I或2所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是在立式淬火爐的入口密封箱處安裝有氫氣分析儀。
8.按照權利要求I或2所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是在立式淬火爐的冷卻段部分安裝有軸流式風機和噴射風嘴。
9.按照權利要求I所述的採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，其特徵是所述鈹青銅帶材通過立式爐爐體時的帶速設定為10m/min — 25m/min。
全文摘要
本發明涉及一種採用連續熱處理爐生產鈹青銅帶材的方法，包括帶材的預處理，預加熱，加熱、保溫和冷卻，其特徵是上述預加熱、加熱、保溫和冷卻都是在立式淬火爐中實現，該立式淬火爐所需熱源以天然氣為燃料，冷卻採用氮氣冷卻，通過調整帶材通過爐體內的速度，實現0.05~1.5mm，寬度小於500mm的鈹青銅帶材連續淬火。本發明可精確控制鈹青銅帶材溫度，實現均勻加熱，降低能耗，同時可很容易的生產出厚度為0.05~1.5mm，寬度小於500mm的鈹青銅帶材，固溶溫度為240~980±2℃。
文檔編號C22F1/08GK102925833SQ20121047766
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者嶽麗娟, 吳文博, 石超 申請人:中色(寧夏)東方集團有限公司