摘 要：采用全氢罩式退火时，影响退火时间因素比较多，主要有氢气用量、循环风量等各个因素。本文构建出全氢罩式炉内传热数学模型，再通过实测验证之后，分析氢气用量和退火时间之间关系。增加氢气用量和退火时间长短间并不属于简单比例关系，因此在选择氢气用量之时就要适当选择。
关键词：退火时间；氢气用量；全氢罩式退火炉 1 前言
影响退火炉钢卷传热主要参数就是对流换热系数，一些专家通过研究发现，对流换热系数和氢气用量之间存在密切关系。氢气用量过小必然会影响到炉内的传热效果，氢气用量过大也会提升设备投资。所以合理采用氢气用量是确定退火时间的关键因素之一。因此，探究氢气用量影响退火时间具有实际意义。 2 全氢罩式退火炉传热研究 2.1 该退火炉的性能介绍
罩式退火是冷轧钢卷传统的退火工艺。冷轧带钢通过再结晶退火达到降低钢的硬度、消除冷加工硬化、改善钢的性能、恢复钢的塑性变形能力之目的。退火时，各钢卷之间放置对流板，扣上保护罩（即内罩） ，保护罩内通保护气体，再扣上加热罩（即外罩） ，将带钢加热到一定温度保温后再冷却。全氢罩式炉采用100%的h2作为退火介质，使钢卷的径向导热系数较大，提高钢卷内部的传热速度，减少升温过程中钢卷的内外温差，能获得更好的机械性能；采用全氢退火，不脱碳、不增碳，带钢表面的润滑剂能更容易蒸发，能确保带钢表面的光亮程度；由于氢气的比重较小，采用相同流量的炉台循环风机时电耗就较小，节约能源。外罩加热采用天然气，有效控制成本。 全氢罩式炉自动化系统的控制范围是从内罩上炉台开始，直到钢卷退火结束，内罩吊离炉台为止的全过程。
即全过程包括：内罩上炉台、夹紧油缸将内罩夹紧、加热罩上炉台、冷泄漏检查、氮气吹扫、自动点火、氢气吹扫氮气、升温、保温、热密封检查、加热罩吊离炉台、冷却罩上炉台、风冷、水冷、出炉温度达到、冷却罩吊离炉台、内罩松开并吊离炉台等全退火过程。 2.2数学模型及验证
依据内罩中的换热情况，就能够得出钢卷表面和内罩以及所保护气体辐射和对流换热边界条件，就能够通过下式计算出对流换热系数：
（2） 式子中的v表示气体流速；dr表示气体流通直径；λg表示气体的导热系数；ug表示气体动力黏性系数；pg表示气体密度；lf表示气体的流动路线长度。 径向等效的导热系数可以通过下式进行计算： （3）
该式子中s表示带钢厚度；b表示间隙层内的气体平均厚度；φ表示点接触所占据接触面的比例；tanθ表示平均粗糙斜度；бp表示粗糙度的标准偏差；ε表示带钢黑度；б0表示黑体辐射常数。 经过上面（1）（2）（3）数值模拟进行计算，就获取到了钢卷的退火曲线，和实际测量所得值共同绘制出图形，如下所示。
从而实际结果可以看出，计算值和实测值之间吻合的比较好，尤其是预测退火时间比较准确，另外还为不同装炉量中其他策略数据实施对比分析，最终和图2相同，这就说明建立数学模型和计算的结果合理可信，能够用来分析退火炉过程。
依据上面建立的数学模型，对不同氢气用量下钢卷的退火曲线进行计算，同时还确定出退火阶段使用的时间。具体如下图所示，以卷芯的温度降低到1600c作为退火技术过程判据。从该图中就能够清楚看到，不断加入氢气用量，而退火时间也并没有按照相同幅度缩短，而缩短幅度慢慢减小最终稳定下来。
为了研究其影响退火时间，还做出了各阶段的退火时间伴随着氢气用量变化的规律，当逐渐加大氢气用量加热钢卷所用时间不但没有缩短，二十随着略微延长趋势，因为加大氢气用量之后，供应相同燃料就让炉中的气体升温反而减缓缘故。从图中可以发现，冷却时间与均热时间都在随之缓慢减小，所以总的退火时间确实随着氢气用量的加大而逐渐缩短，但是当氢气用量出现线性增加时，总退火曲线降低趋势归于大平缓，也就是其变化幅度伴随着氢气用量增大反而逐渐降低。
当用量低于了70000m3/h之时，每增加用量10000m3/h就会缩短总退火时间4.19h；当用量超过了70000m3/h之时，每增加用量10000m3/h就会缩短总退火时间1.45h；尤其当用量超出了90000m3/h之时，这种变化幅度就会降低到了1.14小时，和将近60小时退火周期来讲，这种变化显然可以忽略不计。从而可以推断出，并不是氢气用量越大越好，采用了超大规模的氢气用量是不能够达到预期目标，也不能够明显缩短退火时间，增强炉子产量。 3 结束语
总之，氢气用量并不是越大就能降低退火时间，而是要选择合理的用量才能够得出合理的退火时间。事实上对氢气用量适当优化，不但能够确保产品质量与设备问题，还能够达到理想的退火时间。 参考文献：
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全氢罩式退火炉氢气用量对退火时间的影响分析
