عملية التلدين المستمر بالغلفنة بالغمس الساخن للفولاذ الشريطي

تصميم عالي الكفاءة وموفر للطاقة

تصميم وبناء بطانة فرن التلدين بالغمس الساخن المستمر للفولاذ الشريطي

عملية الجلفنة بالغمس الساخن المستمرة والتلدين للفولاذ الشريطي 1

عملية الجلفنة بالغمس الساخن المستمرة والتلدين للفولاذ الشريطي 2

ملخص:

تنقسم عملية الجلفنة بالغمس الساخن إلى فئتين: الجلفنة المباشرة والجلفنة غير المباشرة، وذلك بناءً على طرق المعالجة المسبقة المختلفة. يُعد فرن التلدين المستمر للجلفنة بالغمس الساخن لشرائح الصلب جهازًا يُستخدم لتسخين الألواح الأصلية المجلفنة بالغمس الساخن أثناء عملية الجلفنة المباشرة. وبحسب عمليات الإنتاج المختلفة، يمكن تقسيم أفران التلدين المستمرة للجلفنة بالغمس الساخن لشرائح الصلب إلى نوعين: رأسي وأفقي. يشبه الفرن الأفقي فرن التلدين المستمر ذي التدفق المستقيم، ويتكون من ثلاثة أجزاء أساسية: فرن التسخين المسبق، وفرن الاختزال، وقسم التبريد. أما الفرن الرأسي، فيُسمى أيضًا فرن البرج، ويتكون من قسم التسخين، وقسم النقع، وقسم التبريد.

الهيكل الداخلي لأفران التلدين المستمر للفولاذ الشريطي

عملية التلدين المستمر بالغمس الساخن للفولاذ الشريطي - 01

أفران ذات بنية برجية

(1) يستخدم قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) غاز البترول المسال كوقود. تُرتّب مواقد الغاز على امتداد جدار الفرن. يُسخّن شريط الفولاذ في اتجاه معاكس لتدفق غاز الفرن، مما يُنتج جوًا مؤكسدًا ضعيفًا. يتميز قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) ببنية على شكل حدوة حصان، وتتعرض قمته ومنطقة درجات الحرارة العالية، حيث توجد فوهات الموقد، لدرجات حرارة عالية وسرعات عالية لتدفق الهواء، لذا تُستخدم مواد حرارية خفيفة الوزن لتبطين جدار الفرن، مثل طوب CCEFIRE عالي الألومنيوم الخفيف، وطوب العزل الحراري، وألواح سيليكات الكالسيوم. أما منطقة درجات الحرارة المنخفضة في قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) (منطقة دخول شريط الفولاذ) فتتميز بانخفاض درجة الحرارة وسرعة تدفق الهواء، لذا تُستخدم غالبًا وحدات ألياف السيراميك CCEWOOL كمواد لتبطين الجدار.

أبعاد بطانة الجدار لكل جزء هي كما يلي:
أ. الجزء العلوي من قسم التسخين (فرن التسخين المسبق).
تم اختيار طوب CCEFIRE الحراري خفيف الوزن عالي الألومنيوم كبطانة لسطح الفرن.
ب. منطقة درجة الحرارة العالية في قسم التسخين (فرن التسخين المسبق) (منطقة سحب الشريط)

تتكون بطانة منطقة درجات الحرارة العالية دائمًا من الطبقات التالية من المواد:
طوب ألومنيوم خفيف الوزن عالي الجودة من CCEFIRE (السطح الساخن لتبطين الجدران)
طوب عازل من شركة CCEFIRE
ألواح سيليكات الكالسيوم CCEWOOL (السطح البارد لتبطين الجدران)
تستخدم منطقة درجات الحرارة المنخفضة وحدات ألياف السيراميك CCEWOOL (بكثافة حجمية تبلغ 200 كجم/م3) التي تحتوي على الزركونيوم للتبطين.

(2) في قسم التسخين (فرن الاختزال)، تُستخدم أنابيب الإشعاع الغازي كمصدر حراري لفرن اختزال الشريط. تُرتّب أنابيب الإشعاع الغازي على امتداد ارتفاع الفرن. يمر الشريط ويُسخّن بين صفين من أنابيب الإشعاع الغازي. يُزوّد ​​الفرن بغاز الاختزال. في الوقت نفسه، يُحافظ على تشغيل الضغط الموجب باستمرار. نظرًا لانخفاض مقاومة الحرارة والعزل الحراري لألياف السيراميك CCEWOOL بشكل كبير في ظل ظروف الضغط الموجب والجو المختزل، فمن الضروري ضمان مقاومة جيدة للحريق وعزل حراري فعال لبطانة الفرن وتقليل وزن الفرن إلى أدنى حد. كما يجب التحكم بدقة في بطانة الفرن لتجنب تساقط الخبث، ولضمان أن يكون سطح الصفيحة الأصلية المجلفنة أملسًا ونظيفًا. نظرًا لأن درجة الحرارة القصوى لقسم الاختزال لا تتجاوز 950 درجة مئوية، فإن جدران فرن قسم النقع (فرن الاختزال) تعتمد بنية طبقة عازلة عالية الحرارة تتكون من بطانيات من ألياف السيراميك CCEWOOL أو القطن محصورة بين طبقتين من الفولاذ المقاوم للحرارة، مما يعني أن طبقة ألياف السيراميك CCEWOOL أو القطن محصورة بين لوحي الفولاذ. تتكون الطبقة البينية من ألياف السيراميك من المنتجات التالية.
تستخدم طبقة الصفيحة الفولاذية المقاومة للحرارة على السطح الساخن بطانيات من ألياف الزركونيوم CCEWOOL.
تستخدم الطبقة الوسطى بطانيات من ألياف السيراميك عالية النقاء من نوع CCEWOOL.
الطبقة المجاورة للوحة الفولاذية ذات السطح البارد تستخدم ألياف قطنية سيراميكية عادية من نوع CCEWOOL.
تتخذ جدران وسقف قسم التسخين (فرن الاختزال) نفس البنية المذكورة أعلاه. ويحافظ الفرن على غاز اختزال يحتوي على 75% هيدروجين و25% نيتروجين لتحقيق عملية إعادة التبلور والتلدين 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 جلفنة وعاء الزنك (460-520 درجة مئوية)، ويحافظ قسم التبريد على غاز فرن الاختزال.
تعتمد بطانة قسم التبريد على بنية البلاط المصنوعة من بطانيات ألياف السيراميك عالية النقاء من نوع CCEWOOL.

(4) أقسام التوصيل لقسم التسخين (فرن التسخين المسبق)، وقسم النقع (فرن الاختزال)، وقسم التبريد، إلخ.

يوضح ما سبق أن عملية تلدين شرائح الفولاذ المدرفلة على البارد قبل الجلفنة بالغمس الساخن تتطلب المرور بمراحل متعددة، كالتسخين والنقع والتبريد، وتُجرى كل مرحلة في حجرات فرن مستقلة ذات بنية مختلفة، تُسمى على التوالي فرن التسخين المسبق، وفرن الاختزال، وحجرة التبريد، وتشكل هذه الحجرات وحدة تلدين الشرائح المستمرة (أو فرن التلدين). خلال عملية التلدين، تمر شرائح الفولاذ باستمرار عبر حجرات الفرن المستقلة المذكورة أعلاه بسرعة خطية قصوى تبلغ 240 مترًا/دقيقة. ولمنع أكسدة شرائح الفولاذ، تُربط أقسام التوصيل بين الحجرات المستقلة، مما لا يمنع فقط أكسدة شرائح الفولاذ عند وصلات حجرات الفرن المستقلة، بل يضمن أيضًا إحكام الإغلاق والحفاظ على الحرارة.

تستخدم الأجزاء الرابطة بين كل غرفة مستقلة مواد من الألياف الخزفية كمواد تبطين. وفيما يلي المواد والتركيبات المحددة:
تعتمد البطانة على منتجات ألياف السيراميك CCEWOOL وهيكل الألياف الكاملة لوحدات ألياف السيراميك المبلطة. أي أن السطح الساخن للبطانة يتكون من وحدات ألياف السيراميك CCEWOOL المحتوية على الزركونيوم بالإضافة إلى بطانيات ألياف السيراميك العادية CCEWOOL المبلطة (السطح البارد).

عملية الجلفنة بالغمس الساخن المستمرة والتلدين للفولاذ الشريطي - 03

فرن ذو بنية أفقية
بحسب المتطلبات التقنية المختلفة لكل جزء من أجزاء الفرن الأفقي، يمكن تقسيم الفرن إلى خمسة أقسام: قسم التسخين المسبق (قسم PH)، وقسم التسخين غير المؤكسد (قسم NOF)، وقسم النقع (قسم التسخين بالأنابيب المشعة؛ قسم RTF)، وقسم التبريد السريع (قسم JFC)، وقسم التوجيه (قسم TDS). وفيما يلي تفاصيل هياكل البطانة:

(1) قسم التسخين المسبق:
يستخدم سطح الفرن وجدرانه بطانةً مركبةً تتكون من وحدات ألياف سيراميكية من نوع CCEWOOL وبطانيات من ألياف السيراميك. تتكون البطانة في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة من طبقة من بطانيات ألياف CCEWOOL 1260 المضغوطة إلى 25 مم، بينما تتكون البطانة في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة من كتل مطوية من ألياف CCEWOOL المحتوية على الزركونيوم. أما البطانة في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة فتتكون من طبقة من بطانيات ألياف CCEWOOL 1260، بينما تتكون البطانة في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة من وحدات ألياف السيراميك.
يعتمد قاع الفرن على بطانة مركبة متراصة من الطوب الطيني الخفيف ووحدات الألياف الخزفية؛ وتعتمد الأجزاء ذات درجة الحرارة المنخفضة على الهيكل المركب من الطوب الطيني الخفيف ووحدات الألياف الخزفية المحتوية على الزركونيوم، بينما تعتمد الأجزاء ذات درجة الحرارة العالية على الهيكل المركب من الطوب الطيني الخفيف ووحدات الألياف الخزفية.

(2) قسم التسخين الخالي من الأكسدة:
يعتمد الجزء العلوي من الفرن على الهيكل المركب من وحدات الألياف الخزفية وبطانيات الألياف الخزفية، بينما تعتمد البطانة الخلفية على 1260 بطانية من الألياف الخزفية.
الأجزاء المشتركة لجدران الفرن: هيكل تبطين الفرن المركب من طوب CCEFIRE خفيف الوزن عالي الألومينا + طوب العزل الحراري خفيف الوزن CCEFIRE (كثافة الحجم 0.8 كجم/م3) + بطانيات ألياف السيراميك CCEWOOL 1260 + ألواح سيليكات الكالسيوم CCEWOOL.
تعتمد مواقد جدران الفرن على هيكل تبطين فرن مركب من طوب الألومينا عالي الوزن الخفيف CCEFIRE + طوب العزل الحراري خفيف الوزن CCEFIRE (كثافة الحجم 0.8 كجم/م3) + 1260 بطانية من ألياف السيراميك CCEWOOL + ألواح سيليكات الكالسيوم CCEWOOL.

(3) قسم النقع:
يعتمد الجزء العلوي من الفرن على هيكل تبطين فرن مركب من بطانيات من الألياف الخزفية CCEWOOL.


تاريخ النشر: 10 مايو 2021

الاستشارات الفنية

الاستشارات الفنية