التلدين بالجلفنة بالغمس الساخن المستمر لشرائط الفولاذ

تصميم عالي الكفاءة لتوفير الطاقة

تصميم وإنشاء بطانة فرن التلدين بالجلفنة بالغمس الساخن المستمر لشرائح الفولاذ

الجلفنة بالغمس الساخن المستمر للصلب الشريطي 1

الجلفنة بالغمس الساخن المستمر للصلب الشريطي 2

ملخص:

تُقسّم عملية الجلفنة بالغمس الساخن إلى فئتين: الجلفنة المباشرة والجلفنة غير المباشرة، وذلك بناءً على طرق معالجة مسبقة مختلفة. يُعدّ فرن التلدين بالغمس الساخن المستمر للصلب الشريطي جهاز تلدين يُسخّن الصفائح الأصلية المجلفنة بالغمس الساخن أثناء عملية الجلفنة المباشرة. ووفقًا لعمليات الإنتاج المختلفة، يُمكن تقسيم أفران التلدين بالغمس الساخن المستمر للصلب الشريطي إلى نوعين: عمودي وأفقي. يُشبه الفرن الأفقي فرن التلدين المباشر المستمر، والذي يتكون من ثلاثة أجزاء أساسية: فرن التسخين المسبق، وفرن الاختزال، وقسم التبريد. ويُطلق على الفرن العمودي أيضًا اسم فرن البرج، ويتكون من قسم التسخين، وقسم النقع، وقسم التبريد.

هيكل بطانة أفران التلدين المستمر لشرائح الفولاذ

الجلفنة بالغمس الساخن المستمر للصلب الشريطي 01

أفران هيكل البرج

(1) يستخدم قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) غاز البترول المسال كوقود. تُرتب مواقد الغاز على طول جدار الفرن. يُسخّن الفولاذ الشريطي في اتجاه معاكس لغاز الفرن، مما يُشكّل جوًا مؤكسدًا ضعيفًا. يتميز قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) بهيكل على شكل حدوة حصان، وتتميز قمته ومنطقة درجة الحرارة العالية، حيث توجد فوهات الموقد، بدرجات حرارة عالية وسرعات عالية في كشط تدفق الهواء، لذا تعتمد بطانة جدار الفرن على مواد حرارية خفيفة الوزن، مثل طوب CCEFIRE الخفيف المصنوع من الألومنيوم العالي، وطوب العزل الحراري، وألواح سيليكات الكالسيوم. تتميز منطقة درجة الحرارة المنخفضة (منطقة دخول الفولاذ الشريطي) في قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) بدرجة حرارة منخفضة وسرعة منخفضة في كشط تدفق الهواء، لذا تُستخدم وحدات ألياف السيراميك CCEWOOL غالبًا كمواد لتبطين الجدران.

أبعاد بطانة الجدار لكل جزء هي كما يلي:
أ. الجزء العلوي من قسم التسخين (فرن التسخين المسبق).
تم اختيار الطوب الحراري خفيف الوزن المصنوع من الألومنيوم العالي من شركة CCEFIRE ليكون بطانة الجزء العلوي من الفرن.
ب. منطقة درجة الحرارة العالية لقسم التسخين (فرن التسخين المسبق) (منطقة التنصت الشريطي)

تتكون بطانة المنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة دائمًا من طبقات المواد التالية:
طوب CCEFIRE خفيف الوزن المصنوع من الألومنيوم العالي (السطح الساخن لبطانة الجدار)
طوب العزل CCEFIRE
ألواح سيليكات الكالسيوم CCEWOOL (السطح البارد لبطانة الجدار)
تستخدم المنطقة ذات درجة الحرارة المنخفضة وحدات الألياف الخزفية CCEWOOL (كثافة حجمية تبلغ 200 كجم / م 3) التي تحتوي على الزركونيوم للتبطين.

(2) في قسم النقع (فرن الاختزال)، يُستخدم أنبوب الغاز المشع كمصدر حرارة لفرن الاختزال الشريطي. تُرتب أنابيب الغاز المشع على طول ارتفاع الفرن. يمتد الشريط ويُسخّن بين صفّين من أنابيب الغاز المشع. يُنتج الفرن غاز فرن الاختزال. في الوقت نفسه، يتم الحفاظ على ضغط إيجابي دائمًا. نظرًا لانخفاض مقاومة الحرارة والعزل الحراري لألياف السيراميك CCEWOOL بشكل كبير في ظل الضغط الإيجابي وظروف الغلاف الجوي المختزل، فمن الضروري ضمان مقاومة جيدة للحريق وتأثيرات عزل حراري لبطانة الفرن وتقليل وزن الفرن. كما يجب التحكم بدقة في بطانة الفرن لتجنب تساقط الخبث، والتأكد من أن سطح اللوحة الأصلية المجلفنة أملس ونظيف. بما أن الحد الأقصى لدرجة حرارة قسم الاختزال لا يتجاوز 950 درجة مئوية، فإن جدران قسم النقع (فرن الاختزال) تعتمد على طبقة عازلة للحرارة العالية من بطانيات ألياف السيراميك CCEWOOL أو القطن المحصورة بين طبقتين من الفولاذ المقاوم للحرارة، مما يعني أن طبقة ألياف السيراميك CCEWOOL أو القطن محصورة بين لوحي الفولاذ. تتكون طبقة ألياف السيراميك من منتجات ألياف السيراميك التالية.
تستخدم طبقة الصفائح الفولاذية المقاومة للحرارة على السطح الساخن بطانيات ألياف الزركونيوم CCEWOOL.
تستخدم الطبقة الوسطى بطانيات الألياف الخزفية عالية النقاء CCEWOOL.
تستخدم الطبقة المجاورة للوحة الفولاذية ذات السطح البارد ألياف القطن الخزفية العادية CCEWOOL.
يعتمد الجزء العلوي وجدران قسم النقع (فرن الاختزال) على نفس الهيكل المذكور أعلاه. يحتفظ الفرن بغاز فرن اختزال يحتوي على 75% من الهيدروجين و25% من النيتروجين لتحقيق إعادة التبلور الحراري لشريط الفولاذ واختزال أكسيد الحديد على سطحه.

(3) قسم التبريد: تقوم الأنابيب المشعة المبردة بالهواء بتبريد الشريط من درجة حرارة الفرن (700-800 درجة مئوية) لقسم النقع (فرن الاختزال) إلى درجة حرارة الجلفنة بوعاء الزنك (460-520 درجة مئوية)، ويحافظ قسم التبريد على غاز فرن الاختزال.
يعتمد بطانة قسم التبريد على الهيكل المبلط للبطانيات المصنوعة من ألياف السيراميك عالية النقاء CCEWOOL.

(4) أقسام التوصيل لقسم التسخين (فرن التسخين المسبق)، وقسم النقع (فرن الاختزال)، وقسم التبريد، وما إلى ذلك.

يوضح ما سبق أن عملية التلدين لشرائح الفولاذ المدرفلة على البارد قبل الجلفنة بالغمس الساخن تتطلب عمليات مثل التسخين والنقع والتبريد، وتُجرى كل عملية في هيكل مختلف وغرف فرن مستقلة، تُسمى فرن التسخين المسبق، وفرن الاختزال، وغرفة التبريد على التوالي، وتُشكل وحدة التلدين المستمر للشرائح (أو فرن التلدين). أثناء عملية التلدين، تمر شرائح الفولاذ باستمرار عبر غرف الفرن المستقلة المذكورة أعلاه بسرعة خطية قصوى تبلغ 240 مترًا في الدقيقة. ولمنع أكسدة شرائح الفولاذ، تُحقق أقسام التوصيل اتصالًا بين الغرف المستقلة، مما يمنع أكسدة شرائح الفولاذ عند مفاصل غرف الفرن المستقلة، ويضمن أيضًا الختم والمحافظة على الحرارة.

تُستخدم ألياف السيراميك في تبطين الأجزاء الرابطة بين كل غرفة مستقلة. المواد والهياكل المحددة هي كما يلي:
تعتمد البطانة على منتجات ألياف السيراميك CCEWOOL وبنية الألياف الكاملة لوحدات ألياف السيراميك المبلطة. أي أن السطح الساخن للبطانة عبارة عن وحدات ألياف السيراميك المحتوية على الزركونيوم CCEWOOL + بطانيات ألياف السيراميك العادية CCEWOOL المبلطة (سطح بارد).

الجلفنة بالغمس الساخن المستمر للصلب الشريطي 03

فرن ذو هيكل أفقي
وفقًا للمتطلبات التكنولوجية المختلفة لكل جزء من الفرن الأفقي، يُمكن تقسيم الفرن إلى خمسة أقسام: قسم التسخين المسبق (قسم PH)، وقسم التسخين غير المؤكسد (قسم NOF)، وقسم النقع (قسم تخفيض التسخين بالأنبوب المشع؛ قسم RTF)، وقسم التبريد السريع (قسم JFC)، وقسم التوجيه (قسم TDS). هياكل البطانة المحددة هي كما يلي:

(1) قسم التسخين المسبق:
يُستخدم في الجزء العلوي من الفرن وجدرانه بطانة الفرن المركبة، المُركّبة من وحدات ألياف السيراميك CCEWOOL وبطانيات ألياف السيراميك. تستخدم بطانة درجات الحرارة المنخفضة طبقة من بطانيات ألياف CCEWOOL 1260 المضغوطة حتى 25 مم، بينما يستخدم السطح الساخن كتل ألياف CCEWOOL المطوية المحتوية على الزركونيوم. أما بطانة الأجزاء عالية الحرارة، فتستخدم طبقة من بطانية ألياف CCEWOOL 1260، بينما يستخدم السطح الساخن وحدات ألياف السيراميك.
يعتمد الجزء السفلي من الفرن على بطانة مركبة من الطوب الطيني الخفيف ووحدات الألياف الخزفية؛ وتتبنى الأجزاء منخفضة الحرارة الهيكل المركب من الطوب الطيني الخفيف ووحدات الألياف الخزفية المحتوية على الزركونيوم، بينما تتبنى الأجزاء عالية الحرارة الهيكل المركب من الطوب الطيني الخفيف ووحدات الألياف الخزفية.

(2) لا يوجد قسم تسخين مؤكسد:
يعتمد الجزء العلوي من الفرن على هيكل مركب من وحدات الألياف الخزفية وبطانيات الألياف الخزفية، ويتبنى البطانة الخلفية 1260 بطانية من الألياف الخزفية.
الأجزاء المشتركة لجدران الفرن: هيكل بطانة الفرن المركب من الطوب الخفيف عالي الألومينا CCEFIRE + الطوب العازل الحراري الخفيف CCEFIRE (كثافة الحجم 0.8 كجم / م 3) + بطانيات الألياف الخزفية CCEWOOL 1260 + ألواح سيليكات الكالسيوم CCEWOOL.
تعتمد مشاعل جدران الفرن على بنية بطانة الفرن المركبة من الطوب الخفيف عالي الألومينا CCEFIRE + الطوب العازل الحراري الخفيف CCEFIRE (كثافة الحجم 0.8 كجم / م 3) + بطانيات الألياف الخزفية 1260 CCEWOOL + ألواح سيليكات الكالسيوم CCEWOOL.

(3) قسم النقع:
يعتمد الجزء العلوي من الفرن على بنية بطانة الفرن المركبة من بطانيات الألياف الخزفية CCEWOOL.


وقت النشر: ١٠ مايو ٢٠٢١

الاستشارات الفنية

الاستشارات الفنية