能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺及其装置.pdf

本发明公开了一种能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺及其装置，其工艺是对从锌锅中输出的带钢在线依次进行加热、保温、冷却，最终实现带钢合金化的过程，它包括如下步骤：1)先将经过热镀锌处理的带钢输送至合金化炉的底部加热段加热；2)然后将带钢向上输送至合金化炉的中部保温段保温；3)最后将带钢继续向上输送至合金化炉的上部冷却段，从两侧向带钢表面喷射冷却汽雾，控制冷却强度为50～100℃/s，冷却时间为4～7s，出口温度为250～350℃。其装置包括压缩空气源、进气风机、汽雾发生器、传输管系和安装在合金化炉的上部冷却段上的多组冷却喷嘴，每组冷却喷嘴的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段的带钢两侧。

1.  一种能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺，是对从锌锅(13)中输出的带钢(17)在线依次进行加热、保温、冷却，最终实现带钢(17)合金化的过程，其特征在于：它包括如下步骤：
1)先将经过热镀锌处理的带钢(17)输送至合金化炉的底部加热段(1)，控制加热温度为520～560℃，加热时间为5～8s；
2)然后将带钢(17)向上输送至合金化炉的中部保温段(2)，控制保温温度为500～550℃，保温时间为10～15s；
3)最后将带钢(17)继续向上输送至合金化炉的上部冷却段(3)，从两侧向带钢(17)表面喷射冷却汽雾，控制冷却强度为50～100℃/s，冷却时间为4～7s，出口温度为250～350℃即可。

2.  根据权利要求1所述的能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺，其特征在于：所述步骤1)中，控制加热温度为530～550℃；所述步骤2)中，控制保温温度为520～550℃。

3.  根据权利要求1或2所述的能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中，控制冷却汽雾的平均雾化粒径为70～80μm。

4.  根据权利要求1或2所述的能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中，控制冷却汽雾的喷射距离为250～400mm，喷射速度为20～50m/min，喷射压力为0.25～0.6MPa。

5.  根据权利要求1或2所述的能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中，控制冷却汽雾的喷射流量为3～10m³/h，喷射压力为0.25～0.8MPa。

6.  一种为实现权利要求1所述热处理工艺而设计的合金化炉冷却段汽雾喷射装置，它包括压缩空气源(6)，其特征在于：
所述压缩空气源(6)的输出端通过可调节气阀(8)与进气风机(7)的输入端相连，所述进气风机(7)的输出端与汽雾发生器(5) 的进口相连，所述汽雾发生器(5)的出口通过传输管系(18)同时与安装在合金化炉的上部冷却段(3)上的多组冷却喷嘴(4)相连，每组冷却喷嘴(4)的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段(3)的带钢(17)两侧。

7.  根据权利要求6所述的合金化炉冷却段汽雾喷射装置，其特征在于：它还包括设置在合金化炉的上部冷却段(3)用于检测其环境温度状况的温度传感器(10)，所述温度传感器(10)的检测信号输出端与PLC控制器(9)的数据输入端相连，所述PLC控制器(9)的数据输出端分别与可调节气阀(8)和进气风机(7)的控制信号输入端相连。

8.  根据权利要求6或7所述的合金化炉冷却段汽雾喷射装置，其特征在于：所述冷却喷嘴(4)设置有3～6组，每组的两个冷却喷嘴(4)与带钢(17)的直线距离为150～300mm。

9.  根据权利要求8所述的合金化炉冷却段汽雾喷射装置，其特征在于：所述带钢(17)同一侧相邻冷却喷嘴(4)之间的重叠喷射覆盖区域为单个冷却喷嘴(4)喷射覆盖区域的10～15％。

能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺及其装置
技术领域
本发明涉及热镀锌带钢制造领域，具体地指一种能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺及其装置。
背景技术
作为带钢热镀工艺段的带钢稳定技术的一部分，除了气刀引起的扰动外，另一个造成带钢热镀和合金化过程不均匀的工艺点在于合金化炉冷却段的冷却风机引起的带钢抖动。武钢冷轧的合金化炉主要由感应加热段、均热保温段和冷却段三大部分组成。如图1所示，带钢从锌锅完成热镀锌过程后，依次通过上述加热段的高频感应加热，在5s时间内将带钢由出锌锅时的460℃加热到550℃左右，再通过均热段和冷却段按照均热和冷却曲线要求完成合金化过程。
合金化炉呈立式布置，其冷却段采用风机吹扫的风冷方式实现带钢的高强度冷却。由于冷却段冷却强度大，冷却段距离相对有限，在短距离的有限空间内，必然引起较为强烈的紊流发生。冷却风机产生的紊流作用于带钢上，引起整段合金化炉的带钢在冷却段产生最大振幅，合金化过程中带钢沿炉体中心线位置发生剧烈振动，一方面导致了温度不均匀的发生，另外引起带钢的剧烈抖动，传递到加热段和均热段，直接导致合金化不均缺陷的发生，甚至对带钢的热镀过程也产生不利影响。如图2所示，目前的冷却风机采用开环控制方式，整套冷却系统仅起到压缩空气吹扫和冷却功能，即使发现了带钢抖动严重引起均热段带钢偏移的情况也无法通过对风机的调节实现对带钢位置的改善，从而导致合金化不均的情况无法得到修正。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种能够抑制带钢在合金化炉冷却段抖动、达到带钢的冷却要求、确保所得产品质量稳定的能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺及其装置。
为实现上述目的，本发明所设计的能够抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺，是对从锌锅中输出的带钢在线依次进行加热、保温、冷却，最终实现带钢合金化的过程，其特殊之处在于，它包括如下步骤：
1)先将经过热镀锌处理的带钢输送至合金化炉的底部加热段(1)，控制加热温度为520～560℃，加热时间为5～8s；
2)然后将带钢向上输送至合金化炉的中部保温段，控制保温温度为500～550℃，保温时间为10～15s；
3)最后将带钢继续向上输送至合金化炉的上部冷却段，从两侧向带钢表面喷射冷却汽雾，控制冷却强度为50～100℃/s，冷却时间为4～7s，出口温度为250～350℃即可。
优选地，所述步骤1)中，控制加热温度为530～550℃；所述步骤2)中，控制保温温度为520～550℃。带钢在底部加热段时控制其温度在530～550℃的范围内，带钢在中部保温段时控制其温度在520～550℃的范围内，可以得到质量更高的合金化层。
优选地，所述步骤2)中，所述步骤3)中，控制冷却汽雾的平均雾化粒径为70～80μm，粒径太大不容易喷射到在带钢表面，粒径太小冷却效果较差。
优选地，所述步骤3)中，控制冷却汽雾的喷射距离为250～400mm，喷射速度为20～50m/min，喷射压力为0.25～0.6MPa，按照此参数范围设置冷却汽雾喷嘴，则喷射的冷却汽雾具有最优的冷却效果。
优选地，所述步骤3)中，控制冷却气体的喷射流量为3～10m³/h，喷射压力为0.25～0.8MPa。喷射压力和流量过大会加快带钢抖动，喷射压力和流量太小达不到冷却要求。
一种为实现上述热处理工艺而设计的合金化炉冷却段汽雾喷射 装置，它包括压缩空气源，其特殊之处在于，所述压缩空气源的输出端通过可调节气阀与进气风机的输入端相连，所述进气风机的输出端与汽雾发生器的进口相连，所述汽雾发生器的出口通过传输管系同时与安装在合金化炉的上部冷却段上的多组冷却喷嘴相连，每组冷却喷嘴的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段的带钢两侧。
进一步地，它还包括设置在合金化炉的上部冷却段用于检测其环境温度状况的温度传感器，所述温度传感器的检测信号输出端与PLC控制器的数据输入端相连，所述PLC控制器的数据输出端分别与可调节气阀和进气风机的控制信号输入端相连。
更进一步地，所述冷却喷嘴设置有3～6组，每组的两个冷却喷嘴与带钢的直线距离为150～300mm，在此范围内汽雾喷射冷却效果更好。
更进一步地，所述带钢同一侧相邻冷却喷嘴之间的重叠喷射覆盖区域为单个冷却喷嘴喷射覆盖区域的10～15％，在此范围内汽雾喷射冷却效果更好。
本发明设计了一种能够有效抑制合金化炉内带钢抖动的热处理工艺及其装置，采用汽雾冷却方式替代或者部分替代现有高射流空气冷却方法，利用汽雾的高热容特性提升带钢的冷却效率。由于新技术方案无需采用原方案中强力空气冷却的方法，而是采用压缩气载水汽的方式对合金化后的带钢进行冷却，在确保达到同等冷却强度的情况下，避免了高强度气体射流对带钢的冲击，将合金化过程产生的不利振动影响降低至最低。
本发明的优点在于：所设计用于降低甚至避免带钢冷却段风机引起的振动，可大幅度降低由于冷却段风机吹扫过程中引起的带钢抖动传递到均热段和加热段引起的合金化不均问题，提高中高端合金化产品的成材率，增强产品的市场竞争力。
附图说明
图1为应用本发明的合金化炉在镀锌生产线上的布局方位示意 图。
图2为现有合金化炉的结构示意图
图3为应用本发明的合金化炉的结构示意图。
图中：底部加热段1，中部保温段2，上部冷却段3，冷却喷嘴4，汽雾发生装置5，压缩空气源6，进气风机7，可调节气阀8，风机调节PLC控制器9，温度传感器10，感应加热器11，电阻加热器12，锌锅13，沉没辊14，气刀15，炉顶辊16，带钢17，传输管系18。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明合金化炉冷却段汽雾喷射装置安装在合金化炉的上部冷却段3上。合金化炉安装在镀锌生产线上的锌锅13与炉顶辊16之间，带钢17从锌锅13内的沉没辊14处引出，经过气刀15控制镀锌层厚度，进入合金化炉中热处理，最后绕炉顶辊16输出。
如图3所示，该合金化炉主要由底部加热段1、中部保温段2和上部冷却段3。底部加热段1内设置有感应加热器11，中部保温段2内设置有电阻加热器12。上部冷却段3内设置有压缩空气源6，压缩空气源6的输出端通过可调节气阀8与进气风机7的输入端相连，进气风机7的输出端与汽雾发生器5的进口相连，汽雾发生器5的出口通过传输管系18同时与安装在合金化炉的上部冷却段3上的多组冷却喷嘴4相连。每组冷却喷嘴4的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段3的带钢17两侧。冷却喷嘴4设置有三组，每组的两个冷却喷嘴4与带钢17的直线距离为200mm。带钢17同一侧相邻冷却喷嘴4之间的重叠喷射覆盖区域为单个冷却喷嘴4喷射覆盖区域的10～15％。
上部冷却段3内还设置有用于检测其环境温度状况的温度传感器10，温度传感器10的检测信号输出端与PLC控制器9的数据输入端相连，PLC控制器9的数据输出端分别与可调节气阀8和进气风机7的控制信号输入端相连。
上述热镀锌带钢分段气封式合金化炉的热处理工艺过程如下：
1)从锌锅13中引出的带钢17经过气刀15处理，输送至合金化炉的底部加热段1，加热温度控制在520～560℃，最好控制在530～550℃，加热时间为5～8s。带钢17在底部加热段1中加热到合金化温度。
2)然后将带钢17向上输送至合金化炉的中部保温段2，保温温度控制在500～550℃，最好控制在520～550℃，保温时间为10～15s。带钢9经中部保温段2中进一步保温均热实现合金化渗透。
3)最后将带钢17继续向上输送至合金化炉的上部冷却段3，从两侧向带钢17表面喷射冷却汽雾或者同时喷射冷却汽雾和冷却气体，控制冷却强度为50～100℃/s，冷却时间为4～7s，出口温度为250～350℃即可。
对于产品规格为(0.4～2.5)mm×(1000～2080)mm的热镀锌机组。根据宽度1500mm以上，厚度0.4-0.8mm，部分1mm左右规格的产品考虑到张力和抖动情况，必须投入汽雾冷却方式替代。
汽雾发生装置5提供水汽的载体气。来自压缩空气源6的压缩气体经过可调节气阀8和进气风机7进入到汽雾发生装置5，生成的汽雾经过冷却喷嘴4喷射到带钢17表面，利用汽雾快速降低带钢17温度。同时温度传感器10读取上部冷却段3的环境温度发送给风机调节PLC控制器9作为汽雾冷却的强度调节基准，风机调节PLC控制器9计算后以最小的气体压缩量和射流速度提供相当的冷却强度。
冷却汽雾的液体平均雾化粒径为70～80μm，喷射距离为250～400mm，喷射速度为20～50m/min，喷射压力为0.25～0.6MPa。冷却气体的喷射流量为3～10m³/h，喷射压力为0.25～0.8MPa。