專利名稱：一種采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法。
背景技術(shù)：
鈹銅合金是一種典型的沉淀強(qiáng)化型合金，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓倘?、時效熱處理，可獲得與特殊鋼相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。同時又具備高的導(dǎo)電率、導(dǎo)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、非磁性和沖擊時無火花導(dǎo)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(yōu)異性能，作為導(dǎo)電彈簧材料被廣泛應(yīng)用。鈹青銅合金淬火工藝要求相對嚴(yán)格固溶加熱溫度范圍相對要窄，溫度均勻性 要好，而對冷卻速度要求更嚴(yán)，尤其是生產(chǎn)帶材時的冷卻速度，即要求帶材在10秒以內(nèi)從7500C ^9500C的保溫溫度冷卻至240°C以下達(dá)到快速充分固溶的目的，并在冷卻段繼續(xù)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(shè)計和配置具有更高的要求。目前，鈹青銅帶材的生產(chǎn)大多是采用臥式連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)，其存在如下技術(shù)缺陷1)現(xiàn)有的臥式連續(xù)熱處理爐都采用電加熱方式，這種方式一是能耗高，二是高溫時控溫精度不穩(wěn)定。2)臥式爐，一般爐內(nèi)采用氣浮的方式，在超過800°C以上時氣浮能力明顯不足，生產(chǎn)厚帶較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種精確控制鈹青銅帶材溫度、實現(xiàn)均勻加熱，降低能耗和生產(chǎn)成本，同時易實現(xiàn)厚帶材生產(chǎn)的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法。為實現(xiàn)本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為
一種采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，包括帶材的預(yù)處理，預(yù)加熱，加熱、保溫和冷卻，其特征是上述預(yù)加熱、加熱、保溫和冷卻都是在立式淬火爐中實現(xiàn)，該立式淬火爐所需熱源以天然氣為燃料，冷卻采用氮氣冷卻，通過調(diào)整帶材通過爐體內(nèi)的速度，實現(xiàn)
O.05"!. 5mm,寬度小于500 mm的鈹青銅帶材連續(xù)淬火。所述鈹青銅帶材通過立式爐爐體時的帶速設(shè)定為10m/min — 25m/min。本發(fā)明具有以下技術(shù)特點
I、本發(fā)明采用立式爐體，帶材在爐內(nèi)運行主要靠自重，兩側(cè)風(fēng)力平衡，避免帶材偏向一側(cè)造成帶面損傷或刮邊。2、本發(fā)明采用天然氣加熱，通過調(diào)節(jié)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(jīng)過微電腦計算后進(jìn)行準(zhǔn)確配比，再輸入爐內(nèi)進(jìn)行充分燃燒。流量控制的方式準(zhǔn)確可靠，燒嘴一旦工作，就處于良好性能負(fù)荷狀態(tài)，保證燒嘴的工作性能最佳，根據(jù)爐溫的需要，熱出力能力可在259^100%之間調(diào)節(jié)控制，控溫精度可實現(xiàn)±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(chǎn)生黑煙、熱效率降低、污染環(huán)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(chǎn)成本低，大大提高了產(chǎn)能，固溶處理后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(jìn)行監(jiān)測。檢測結(jié)果用于加熱控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，以提高爐子的加熱效率，減少煙氣排放對大氣的污染。該工藝所產(chǎn)生的煙氣與先進(jìn)的除塵設(shè)施相連，含鈹粉塵氣體和燃燒廢氣在風(fēng)機(jī)的引導(dǎo)下進(jìn)入除塵器，后經(jīng)熱交換器進(jìn)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，沉降到灰斗；粒度細(xì)、密度小的塵粒進(jìn)入過濾器，通過布朗擴(kuò)散和纖維攔截等綜合效應(yīng)，使鈹粉塵沉積在濾筒的濾料表面，多級過濾后的氣體進(jìn)入集中鈹塵系統(tǒng)內(nèi)再次進(jìn)行處理后于100米高空排放。4、立式淬火爐爐內(nèi)采用多段多區(qū)控制供熱方式，即鈹青銅帶材在淬火爐內(nèi)經(jīng)過加熱段和均熱段預(yù)完成坯料的加熱，其中加熱段又分為預(yù)熱區(qū)和供熱區(qū)。淬火爐采用8只高速燒嘴，分三層沿爐體內(nèi)部周向排列。利用該設(shè)置控制加熱段的預(yù)熱區(qū)和均熱段的溫度為7500C ^8800C ;為了避免進(jìn)料初期的溫度波動，加熱段的供熱區(qū)設(shè)定值為900°C、80°C，以補(bǔ)償預(yù)熱段的熱量損失，從而實現(xiàn)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(jìn)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(fēng)機(jī)和噴射風(fēng)嘴，通過其將風(fēng)直接吹向帶材，使帶材在10秒以內(nèi)實現(xiàn)快速冷卻至240°C以下,達(dá)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(tǒng)(氫氣分析儀)，排放系統(tǒng)馬達(dá)由主電源供電。如果主電源發(fā)生故障，電機(jī)上的堵轉(zhuǎn)監(jiān)視器監(jiān)測到故障發(fā)生時，自動切換至應(yīng)急電源，保證氣氛排放系統(tǒng)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(xiàn)，氮氣就會吹入密封區(qū)內(nèi)，如果火焰沒有熄滅并且警報在兩分鐘內(nèi)再次出現(xiàn)，整個爐體將切換到氮氣吹掃模式，保證設(shè)備安全和人員安全。綜上所述，本發(fā)明利用上述的精確控溫方式實現(xiàn)鈹青銅帶材的均勻加熱，確保材料加熱均勻，并能實現(xiàn)快速冷卻達(dá)到充分固溶的目的，能夠生產(chǎn)厚度為O. 05^1. 5mm,寬度小于500 mm的鈹青銅帶材，其固溶溫度為24(T980±2°C。


圖I為本發(fā)明中多段多區(qū)控制供熱方式原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明采用立式淬火爐，以天然氣為燃料實現(xiàn)加熱，天然氣熱值Qffi= 34. 9IMJ/Nm3 ;爐前接點壓力8"10 kPa ;低發(fā)熱值34. 91 MJ/Nm3。鈹青銅帶材在爐內(nèi)經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、供熱區(qū)和均熱段，完成坯料的加熱保溫過程，實現(xiàn)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(nèi)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(xué)性能數(shù)據(jù)見表1-1。
I.預(yù)處理將帶材依次通過高壓熱水除油脫脂、水洗、熱風(fēng)吹掃，保證帶材表面清潔，然后經(jīng)過入口活套和入口夾送輥從爐體頂部依次進(jìn)入爐體。整個帶速設(shè)定為10m/min。2.預(yù)加熱帶材進(jìn)入爐內(nèi)后首先進(jìn)入加熱段預(yù)熱區(qū)。預(yù)熱區(qū)溫度設(shè)定為750 -800°C，帶材經(jīng)過預(yù)加熱后進(jìn)入加熱段的供熱區(qū)。采用燃燒控制方式主要采用流量調(diào)節(jié)，天然氣和助燃空氣的流量 分別經(jīng)過微電腦計算后進(jìn)行準(zhǔn)確配比，再輸入爐內(nèi)進(jìn)行充分燃燒，流量調(diào)節(jié)的控制方式準(zhǔn)確可靠。采用8只高速燒嘴分三層沿退火爐周向排列，燒嘴一旦工作，就處于良好性能負(fù)荷狀態(tài)，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(chǎn)生黑煙、熱效率降低、污染環(huán)境，保證了爐體運行時的控溫效果。3.加熱帶材經(jīng)過加熱段預(yù)熱區(qū)后進(jìn)入加熱段供熱區(qū)。供熱區(qū)的溫度設(shè)定為900 - 950°C。采用8只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于調(diào)節(jié)工藝氣氛的氫氣含量的氫氣分析儀，進(jìn)一步有效地控制爐體內(nèi)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(qū)后進(jìn)入均熱段。均熱段的溫度設(shè)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(jìn)行監(jiān)測。檢測結(jié)果用于加熱控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，提高爐子熱效率，減少煙氣排放對大氣的污染程度。燃燒所產(chǎn)生的煙氣與先進(jìn)的除塵設(shè)施相連，含鈹粉塵氣體和燃燒廢氣在風(fēng)機(jī)的引導(dǎo)下進(jìn)入除塵器后，經(jīng)過熱交換器進(jìn)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，沉降到灰斗；粒度細(xì)、密度小的塵粒進(jìn)入過濾器，通過布朗擴(kuò)散和纖維攔截等綜合效應(yīng)，使鈹粉塵沉積在濾筒的濾料表面，多級過濾后的氣體進(jìn)入集中鈹塵系統(tǒng)內(nèi)再次進(jìn)行處理后于100米高空排放。5.快速冷卻帶材在經(jīng)過加熱保溫后進(jìn)入冷卻段，并在10秒以內(nèi)實現(xiàn)快速冷卻至240°C以下，達(dá)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(fēng)機(jī)和噴射風(fēng)嘴實現(xiàn)快速冷卻。6.后處理冷卻后的帶材經(jīng)出口活套以及后處理段到達(dá)收卷卷取，完成整個淬火工藝。淬火后的力學(xué)性能數(shù)據(jù)見表1-2。實施例2
I.預(yù)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(xué)性能數(shù)據(jù)見表2-1。將帶材依次通過高壓熱水除油脫脂、水洗、熱風(fēng)吹掃，保證帶材表面清潔，然后經(jīng)過入口活套和入口夾送輥從爐體頂部依次進(jìn)入爐體。整個帶速設(shè)定為25m/min。2.預(yù)加熱帶材進(jìn)入爐內(nèi)后首先進(jìn)入加熱段預(yù)熱區(qū)。預(yù)熱區(qū)溫度設(shè)定為800 -880°C，帶材經(jīng)過預(yù)加熱后進(jìn)入加熱段供熱區(qū)。采用燃燒控制方式主要采用流量調(diào)節(jié)，天然氣和助燃空氣的流量分別經(jīng)過微電腦計算后進(jìn)行準(zhǔn)確配比，再輸入爐內(nèi)進(jìn)行充分燃燒。流量調(diào)節(jié)的控制方式準(zhǔn)確可靠，采用8只高速燒嘴分三層沿退火爐周向排列，燒嘴一旦工作，就處于良好性能負(fù)荷狀態(tài)，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(chǎn)生黑煙、熱效率降低、污染環(huán)境，保證了爐體運行時的控溫效果。3.加熱帶材經(jīng)過加熱段預(yù)熱區(qū)后進(jìn)入加熱段供熱區(qū)。供熱區(qū)的溫度設(shè)定為950 - 980°C。采用8只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于調(diào)節(jié)工藝氣氛的氫氣含量的氫氣分析儀，進(jìn)一步有效地控制爐體內(nèi)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(qū)后進(jìn)入均熱段。均熱段的溫度設(shè)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(jìn)行監(jiān)測。檢測結(jié)果用于加熱控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，提高爐子熱效率，減少煙氣排放對大氣的污染程度。燃燒所產(chǎn)生的煙氣與先進(jìn)的除塵設(shè)施相連，含鈹粉塵氣體和燃燒廢氣在風(fēng)機(jī)的引導(dǎo)下進(jìn)入除塵器后，經(jīng)過熱交換器進(jìn)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，沉降到灰斗；粒度細(xì)、密度小的塵粒進(jìn)入過濾器，通過布朗擴(kuò)散和纖維攔截等綜合效應(yīng)，使鈹粉塵沉積在濾筒的濾料表面，多級過濾后的氣體進(jìn)入集中鈹塵系統(tǒng)內(nèi)再次進(jìn)行處理后于100米高空排放。5.快速冷卻帶材在經(jīng)過加熱保溫后進(jìn)入冷卻段，并在10秒以內(nèi)實現(xiàn)快速冷卻至240°C以下，達(dá)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(fēng)機(jī)和噴射風(fēng)嘴實現(xiàn)快速冷卻。后處理冷卻后的帶材經(jīng)出口活套以及后處理段到達(dá)收卷卷取，完成整個淬火工藝。淬火后的力學(xué)性能數(shù)據(jù)見表2-2。表1-1淬火前帶材的力學(xué)性能數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，包括帶材的預(yù)處理，預(yù)加熱，加熱、保溫和冷卻，其特征是上述預(yù)加熱、加熱、保溫和冷卻都是在立式淬火爐中實現(xiàn)，該立式淬火爐所需熱源以天然氣為燃料，冷卻采用氮氣冷卻，通過調(diào)整帶材通過爐體內(nèi)的速度，實現(xiàn)O.05"!. 5mm,寬度小于500 mm的鈹青銅帶材連續(xù)淬火。
2.按照權(quán)利要求I所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是通過檢測爐內(nèi)各部位的溫度，自動調(diào)節(jié)空/燃比，同時監(jiān)測爐內(nèi)氧含量來實現(xiàn)加熱控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)自動控溫。
3.按照權(quán)利要求2所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是上述監(jiān)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(xiàn)。
4.按照權(quán)利要求I或2所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是所述立式淬火爐爐內(nèi)采用多段多區(qū)控制供熱方式。
5.按照權(quán)利要求4所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是所述多段多區(qū)控制供熱方式是指鈹青銅帶材在淬火爐內(nèi)經(jīng)過加熱段和均熱段完成坯料的加熱，其中加熱段又分為預(yù)熱區(qū)和供熱區(qū)，控制上述加熱段的預(yù)熱區(qū)溫度為750°C 880°C，供熱區(qū)溫度為900°C 980°C。
6.按照權(quán)利要求5所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是上述預(yù)熱區(qū)、供熱區(qū)和加熱段的溫度通過設(shè)置在爐內(nèi)軸向排列的高速燒嘴控制。
7.按照權(quán)利要求I或2所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征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(quán)利要求I或2所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是在立式淬火爐的冷卻段部分安裝有軸流式風(fēng)機(jī)和噴射風(fēng)嘴。
9.按照權(quán)利要求I所述的采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，其特征是所述鈹青銅帶材通過立式爐爐體時的帶速設(shè)定為10m/min — 25m/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用連續(xù)熱處理爐生產(chǎn)鈹青銅帶材的方法，包括帶材的預(yù)處理，預(yù)加熱，加熱、保溫和冷卻，其特征是上述預(yù)加熱、加熱、保溫和冷卻都是在立式淬火爐中實現(xiàn)，該立式淬火爐所需熱源以天然氣為燃料，冷卻采用氮氣冷卻，通過調(diào)整帶材通過爐體內(nèi)的速度，實現(xiàn)0.05~1.5mm，寬度小于500mm的鈹青銅帶材連續(xù)淬火。本發(fā)明可精確控制鈹青銅帶材溫度，實現(xiàn)均勻加熱，降低能耗，同時可很容易的生產(chǎn)出厚度為0.05~1.5mm，寬度小于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(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者岳麗娟, 吳文博, 石超 申請人:中色(寧夏)東方集團(tuán)有限公司