钢丝生产用炉设计(design of furnace for steel wire production)

对成品或半成品钢丝进行各种热处理、干燥和表面镀层等过程所需用炉。有钢丝韧化处理炉、钢丝淬火回火炉、马弗退火炉、镀锌炉、钢丝罩式炉、罐式炉和钢丝干燥炉等。

钢丝韧化处理炉也称索氏体化处理炉或焙钝炉，炉子用于钢丝冷拔前或成品钢丝的索氏体化处理。由加热段和淬火段两部分组成(见图)。钢丝呈展开形态通过加热段加热到880～920℃，经过适当保温后立即进入保持460～540℃温度的淬火段，使钢丝等温转变成索氏体组织。炉子可多头处理钢丝，一般同时处理20～40根。

炉子加热段部分有两种结构型式，一种是间接加热，炉内铺设带孔马弗砖，钢丝在孔内通过，燃料燃烧的火焰和烟气不与钢丝接触，这种结构习惯上称作马弗炉；也可用辐射管进行间接加热。另一种是明火直接加热，靠燃料不完全燃烧形成的少氧化气氛来减少钢丝氧化。直接加热可大大缩短加热时间，并提高热效率。

钢丝韧化处理炉结构

韧化处理炉的淬火段由淬火锅、供热设施、冷却及循环设施、环保设施等组成。淬火锅中淬火介质一般为液态铅。供热设施可用各种燃料或电能，供热能力以能在16～24h内将铅熔化来配备。冷却设施用于散去钢丝带入铅锅多余的热量，循环设施通常用铅液泵，使铅液循环达到温度均匀。环保设施用于去除铅锅散发出的铅蒸气。

钢丝韧化处理炉的主要技术指标见表。

钢丝韧化处理炉主要技术指标

钢丝韧化处理还可以采用电接触加热装置或散卷韧化处理炉。

电接触加热。利用钢丝本身电阻，通过电流进行加热。靠调整电压和导电段长度来控制钢丝加热温度。该装置由接触槽、淬火槽、钢丝导电加热段和调压变压器等组成。接触槽内盛低熔点合金，作为无火花接触导电介质。淬火槽内盛液态铅，既可接触导电，又可用于钢丝等温处理。接触槽位置可以移动，以改变导电加热段长度。这种装置处理的钢丝质量较好，一般用于较细钢丝的成品或半成品韧化热处理。

散卷韧化处理。可将钢丝卷仍保持圈状，圈与圈之间拉开一段距离，依次连续通过炉子。用炉辊或输送带运送。淬火方式用气流喷吹或流化床冷却。这种韧化处理方式炉子较短，热效率较高，取消了铅锅，避免了铅的污染。但由于钢丝圈与圈之间互相搭接，冷却速度不一致，一般用于较粗钢丝的半成品韧化处理。

钢丝淬火回火炉用于高碳钢丝及某些合金钢丝的油淬火和回火处理，以得到马氏体或回火索氏体组织。淬火炉与韧化处理炉的加热段相同，但应通入可控气氛，以避免脱碳和氧化。回火炉采用直通式。

马弗退火炉用于低碳钢丝镀锌前再结晶退火。炉子构造与马弗炉相同，但加热温度较低，为670～740℃。也可用辐射管加热，炉内通可控气氛进行光亮退火。钢丝出炉后直接进入锌锅进行热镀锌而不经酸洗处理。

镀锌炉用于钢丝表面热镀锌处理，由锌锅和供热设施组成。锌锅有金属锌锅和耐火材料锌锅两种。由于金属锌锅易受侵蚀损坏，寿命较短，中国从70年代开始逐步采用耐火材料锌锅代替金属锌锅。炉子用煤气或油作燃料，金属锌锅在锅侧面加热，也可以烧煤。耐火材料锌锅从锌液的上表面加热，也可以用电感应加热。炉子生产能力由钢丝浸锌时间确定，常温钢丝浸锌时间一般为每毫米直径2.5～3s。热钢丝浸锌时间很短，随钢丝温度不同而异。

钢丝罩式炉用于高碳钢丝、合金钢丝、滚珠钢丝的球化退火或全退火。由内罩、冷却罩，炉台及外罩组成。内罩中通可控气氛，炉台上设强对流循环风扇。根据生产批量大小选择炉子规格尺寸，不同规格炉子的尺寸范围大致是：炉台直径1～4.2m，装料高度1.6～3.2m，装料量1～50t，炉子通常成圆柱形。炉台与外罩数量比约为2：1。炉子可用煤气或电作热源，用煤气加热时在外罩下部布置切向烧嘴，外罩上带空气换热器可以将空气预热到400℃左右。由于循环风扇的作用，退火周期缩短且温度均匀。再结晶退火约为8～13h(外罩时间)，球化退火大约为16～24h(外罩时间)。

罐式炉用途与罩式炉相同，由密封罐、加热坑、预热坑和冷却坑组成。预热坑用于罐和钢丝的预热，以回收加热坑的烟气余热。罐的直径0.95～1.3m，高1.8～2.5m，钢丝卷通过托盘吊挂在罐盖上，每罐装料量0.5～2.0t，适宜于小批量多品种的钢丝热处理。

钢丝干燥炉用于钢丝酸洗后的干燥。干燥温度为80～120℃。炉子有隧道式，链条输送式及箱式等。一般采用间接加热方式，也可以采用其他炉子出炉烟气的余热来进行干燥。