氣流渦流噴射鋁卷退火爐
西科沃克提供定制化的鋁帶卷和鋁箔卷退火爐,包括單卷處理爐型和帶獨立控制的多工作區(qū)爐型。該爐型目前主要應(yīng)用于鋁制品加工企業(yè),設(shè)備廣泛銷往美洲、歐洲及亞洲國家和地區(qū)。
西科沃克的Vortex鋁卷材退火系統(tǒng)采用先進的氣流渦流噴射技術(shù),結(jié)合旁路冷卻器和SeCoil模擬控制軟件,使鋁卷材生產(chǎn)商能夠顯著縮短其熱處理的加工時間,從而節(jié)省能源,提高生產(chǎn)率,并且能提高表面質(zhì)量。不同于傳統(tǒng)的僅靠鋁卷外層向內(nèi)(徑向)導(dǎo)熱,該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在:通過高速氣流沖擊鋁卷材兩個端側(cè)面來提高傳熱系數(shù),通過鋁卷的邊緣向內(nèi)(軸向)傳遞熱量。
鋁卷材退火的挑戰(zhàn)在于:在保證整個工件滿足冶金性能需求的同時,盡量縮短工藝時間來優(yōu)化工藝流程。西科沃克的鋁卷退火爐所使用的組件可顯著提高生產(chǎn)效率,提升產(chǎn)品質(zhì)量。
Vortex渦流噴射式加熱系統(tǒng)
因為鋁帶卷的軸向有效熱導(dǎo)率遠高于徑向,因此,加熱鋁卷材比較有效方法是通過邊緣傳遞熱量。兩個方向?qū)嵯禂?shù)的差異是由于鋁帶層之間氣體和軋制油層的隔熱作用造成的。渦流噴射式加熱系統(tǒng)是由指向多個角度的圓形噴嘴陣列組成,這些噴嘴陣列產(chǎn)生空氣的螺旋渦流運動,從而確保在鋁箔中不產(chǎn)生局部熱點的情況下完成高速的熱傳導(dǎo)。噴嘴陳列系統(tǒng)產(chǎn)生的大流量氣流與獨特的半軸或離心式風(fēng)扇設(shè)計相結(jié)合,使卷材能被在更大流量的循環(huán)氣流中更加均勻地加熱。
紅外熱成像分析表明,采用新型渦流噴射加熱系統(tǒng)可以獲得更均勻的表面溫度。卷材表面溫度均勻性曲線證明了整個加熱循環(huán)的溫度均勻性。這些剖面圖表明,使用渦流噴射系統(tǒng)可以獲得更好的表面均勻性,這是因為負載表面被氣氛“沖刷”,而不是局部過熱。渦流系統(tǒng)允許更快的負載加熱,這是因為該系統(tǒng)的傳熱系數(shù)高達150W/m2K,而常規(guī)直噴嘴系統(tǒng)的傳熱系數(shù)只有約為110W/m2K。
旁路冷卻器
西科沃克的退火爐旁路冷卻器可以提供在保護氣氛下的冷卻。在該系統(tǒng)中,冷卻對于冶金和轉(zhuǎn)運過程都非常重要。冷卻器采用內(nèi)部旁路布置,可將通過熱交換器的氣氛溫度控制在不超過175℃。這可以防止揮發(fā)性油脂在熱交換器的散熱片上烤干。冷卻器的設(shè)計用于實現(xiàn)快速冷卻、可調(diào)節(jié)或用于輔助冷卻,可提供標準和定制等不同尺寸。冷卻器可以根據(jù)空間要求安裝在爐子后部或側(cè)面。此外,客戶現(xiàn)有的退火爐也可以搭配Bypass Cooler旁路冷卻器。
西科沃克的眾多鋁帶卷和鋁箔卷的退火爐已經(jīng)配置了此旁路冷卻器,并且新型旁路冷卻器的設(shè)計不再需要地坑。
Secoi過程控制和模擬軟件
Secoil是一個用于模擬在Vortex爐子中加熱鋁卷材的模擬器,它基于一個數(shù)學(xué)模型,該數(shù)學(xué)模型是使用眾所周知的數(shù)學(xué)原理(簡而言之:現(xiàn)象學(xué)建模)從著名的物理定律推導(dǎo)而來的。Secoil模擬器可以由使用人工智能方法(行為建模)的元模型進行補充?,F(xiàn)象學(xué)模型的優(yōu)點在于它基于已知的物理定律,應(yīng)用廣泛。已建立的數(shù)學(xué)模型參照了各種參數(shù)的變化,如加熱介質(zhì)的溫度和出口速度、合金類型、板厚和卷材尺寸。利用現(xiàn)代數(shù)值計算技術(shù),可以對在加熱鋁卷橫截面的溫度場進行了解。使用Secoil模擬器,您可以模擬位于鋁卷縱向部分的任何點(虛擬熱電偶)的加熱曲線。Secoil模擬器可實時為我們反饋加工過程中的鋁卷材加熱狀態(tài)。因此,該模擬器可適應(yīng)多種應(yīng)用,包括預(yù)測不同類型鋁卷和工藝條件(爐溫、循環(huán)風(fēng)機效率)的加熱曲線,以及在不使用工件熱電偶(控制器)的情況下,實現(xiàn)對退火過程的持續(xù)監(jiān)控。元模型是使用人工智能方法(行為建模)創(chuàng)建的,可以作為基于現(xiàn)象學(xué)建模的模擬器的替代或補充。
從冶金的角度來看,工藝參數(shù)的重點是最終的批量處理溫度和均熱時間,這兩個參數(shù)務(wù)必精確,因為他們決定了再結(jié)晶退火工藝。因此,SeCoil自動調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)有兩項重要任務(wù):盡可能長時間保持足夠的工作氣氛溫度,以盡量減少加熱時間;在達到負載溫度設(shè)定點后,降低揚程溫度,以避免負載設(shè)定點的任何超調(diào)。
從經(jīng)濟角度看,工藝參數(shù)的重點是總加工時間,它直接影響能源消耗。由于西科沃克的獨特系統(tǒng),可以在不存在負載過熱風(fēng)險的情況下縮短處理時間。操作員輸入工藝和線圈參數(shù)后,系統(tǒng)可以模擬該過程,其收集的數(shù)據(jù)最終可以用于微調(diào)工藝和優(yōu)化加工開始前的準備時間。
/ 工藝效率高:
與傳統(tǒng)退火系統(tǒng)相比,工藝效率可提高30% - 無局部過熱
/ 工藝質(zhì)量高:
提高材料性能的均勻性,減少局部開裂和油脂殘留
/ 低成本運行:
為氣體循環(huán)的用電較少
/ 系統(tǒng)設(shè)計靈活:
適用于不同直徑、寬度、厚度卷材
/ 提高生產(chǎn)率,降低能耗和成本
/ 使用帶有自動換熱器的燃燒器,效率高達約86%
/ 使用創(chuàng)新的SeCoil®工具以實時設(shè)計,優(yōu)化,控制和縮短鋁卷的加熱過程,節(jié)省能源和介質(zhì)消耗
/ 利用廢氣中的熱回收來加熱氮氣
/ 使用高效自動換熱器燃燒器(輸出率高達86%)
/ 使用生態(tài)、生物可降解保溫材料,厚度選擇適當(dāng),可降低通過墻壁流失的熱損失