CN102199691B - 一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，包括炉辊、炉辊底座、以及炉辊驱动装置，所述炉辊安装在所述炉辊底座上，所述炉辊组合装置还包括一炉辊结瘤自清除装置，所述炉辊结瘤自清除装置设置在所述炉辊的下部，所述炉辊结瘤自清除装置与所述炉辊分别连接电源的正极和负极或交流电源，所述炉辊结瘤自清除装置与所述炉辊的转动表面之间形成电场。本发明所提供的技术方案能够防止瘤状物将在薄板状金属材料表面留下印痕，从而破坏薄板状金属材料的平滑表面，造成薄板状金属材料质量降级或产生废品；同时，本发明所提供的技术方案还具有结构简单、耐高温性能好、使用安全可靠、使用寿命长等特点。

Description

一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置

技术领域

本发明属于用于炼钢炼铁生产工艺中的生产设备制造技术领域，具体地说，涉及一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置。

背景技术

目前，在冶金生产工艺中，辊底式连续热处理炉适用于钢板、钢管、型钢和线材的退火、正火、高温回火及淬火等热处理工艺。由于辊底式炉处理的钢材质量好，产量高、成本低，同时实现了机械化和自动化操作，比间断式生产的热处理炉具有明显的优越性，因此得到广泛地应用。热处理工艺应用于金属材料经过冷轧之后进行热处理改善金属材料性能的过程中，由于热处理加热是以连续的方式运行，要求在高温状态下保持金属材料表面不被损伤采用辊道支撑。

现代金属薄带状材料，大多数是制造成热轧薄板(带)，经过表面清理，然后进行冷加工的方式达到需要的厚度和尺寸。为了获得需要的最终厚度和性能，冷加工之后需要进行热处理，热处理决定金属材料的性质。薄板状金属材料的热处理，普遍采用的工艺为连续退火方式，退火炉前采用清洗工艺来去除带钢表面的轧制油，铁粉等表面附属物。

在热处理的前序工艺中，为了保证金属材料冷轧加工的顺利进行和表面质量，通常采用表面粗糙的冷轧钢辊，炉辊的圆弧辊面在轧制过程中使金属材料产生前后流动，造成相对滑动，从而导致金属材料表面形成粉末。从冷轧到后续工序采用多种方法去除所形成的粉末以减少保留在薄板状金属材料表面的粉末数量。但是在进入热处理炉前，金属材料表面或多或少总存在一些金属粉末；虽然在退火炉前采用清洗工艺来去除铁粉等表面附属物，但完全、彻底清除表面附属物是困难的。如果炉辊上附着有金属粉末，这些金属粉末在后续工艺中将被还原为金属小颗粒，与炉辊粘合，进而使炉辊结瘤。具体原因是，某些型式的退火炉中前区往往是弱的氧化或因为工艺的需要在炉子的中间某段要求为弱的氧化气氛，使带钢表面及杂物有一定程度的氧化。而炉子的后一个或几个区气氛均要求保持还原状态防止金属材料在高温状态下被氧化，同时把轻微、少量的表面氧化物还原为金属。还原的表面是非常清洁的表面，还原的金属粉末也为纯净的金属细小颗粒，容易与其它材料粘合。高温、纯净的金属粉末或其它异物在支撑辊表面粘合，尤其是局部粘合后逐渐变大——形成瘤状物——造成经过的金属材料表面形成缺陷。

由于粉末状金属或杂物在高温下粘附在辊的表面改变了辊的原表面形状，形成瘤，瘤使运行的金属材料形成表面缺陷。

现有技术中，人们为了解决上述炉辊结瘤的技术问题，主要着眼点于使用辊道改性的表面材料防止或延缓瘤的形成等方面做了研究：

如中国专利，专利号为CN98235521.1，该专利采用组合不同材料依靠材料与铁粉的亲和性差的性能防止结瘤；

如中国专利，专利号为CN 200510025632.4，该专利采用在辊的表面喷涂与金属材料不易粘合的材料，人为造成金属粉末或异物的自然脱落，保持炉辊表面清洁、希望不结瘤；

如中国专利，专利号为CN 200710107635.1，该专利采用新型合金材料，由于新合金材料不易粘结异物；

如中国专利，专利号为CN 200620034970.4，该专利是向带钢表面喷吹气流，使钢带表面尽量少存在铁粉等异物；

如中国专利，专利号为CN 200820077256.2，该专利是用类似锉刀的方法去除所结的瘤。

上述现有技术，只是对炉辊自身材料或结构进行研究，采用新材料或结构来防止粘连，不能对炉辊在结瘤过程中进行动态的自动式的清除。在实际使用中，炉辊的表面喷涂与金属材料不易粘合的材料只能减缓瘤状物形成的速度，不能够完全杜绝瘤的形成。因此，现有技术中的炉辊存在如下技术缺陷：

1、现有技术中的炉辊，容易在炉辊表面形成结瘤后，会造成金属材料表面形成缺陷，大大降低了产品的合格率；

2、现有技术中的炉辊，如果出现辊结瘤问题，必须首先使热处理炉降温、停机，其次确定瘤存在的位置，最后由人工清理或更换新的炉辊，费时费力，大大影响生产效率，不适合大规模流水线生产，并且，采用人工清理的方式，存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有技术中的炉辊，容易在炉辊表面形成结瘤后，会造成金属材料表面形成缺陷，大大降低了金属薄板产品的合格率；如果炉辊结瘤，清理或更换炉辊费时费力，大大影响生产效率，不适合大规模流水线生产，并且，采用人工清理的方式，存在安全隐患等技术问题，而提供了一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置。

本发明的构思是是通过在高温状态热处理的支撑和传送用炉辊的附近设置一导电体，在滚动炉辊表面与导电体间施加高电压，通过气体放电，使金属材料表面的金属粉末或杂物不能在炉辊表面停留或被清理掉，因此粘附物不易形成，进而形成瘤，防止或减轻由于炉辊表面不平整使薄板状金属材料表面质量下降的现象。

本发明提供的技术方案是，一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，包括炉辊、炉辊底座、以及炉辊驱动装置，所述炉辊安装在所述炉辊底座上，所述炉辊组合装置还包括一炉辊结瘤自清除装置，所述炉辊结瘤自清除装置设置在所述炉辊的下部，所述炉辊结瘤自清除装置与所述炉辊分别连接电源的正极和负极或交流电源，所述炉辊结瘤自清除装置与所述炉辊的转动表面之间形成电场。

所述炉辊结瘤自清除装置为一电极组合装置，所述电极组合装置包括电极本体和电极放电体，所述电极放电体安装在所述电极本体上，所述电极本体与所述电极放电体活动连接，所述电极放电体正对着所述炉辊的转动中心。

所述电极本体与炉辊为相互平行布置，所述电极本体通过焊接固定在退火炉炉壳两侧的支撑体上，所述电极本体与所述退火炉炉壳之间设有绝缘材料。

所述电极放电体位于所述炉辊的正下方，所述电极放电体由若干针状电极构成，所述针状电极的针尖垂直于所述炉辊表面，指向炉辊的旋转中心；所述针状电极交错布置在所述电极本体上。

所述针状电极的针尖之间的间隔为50-300mm；所述炉辊的转动表面与所述针状电极的针尖之间的间距为5-400mm。

所述电极放电体位于所述炉辊的侧下方，所述电极本体为圆柱状，所述电极放电体为刀口状，所述电极放电体的刀口垂直于所述炉辊表面，指向炉辊的旋转中心；所述刀口状电极放电体与所述炉辊能够按照一条线的方式放电。

所述炉辊的转动表面与刀口状电极放电体之间的间距为5-300mm。

所述电极放电体位于所述炉辊的正下方，所述电极放电体由若干锯齿状电极构成，所述锯齿状电极的齿尖部垂直于辊面，指向炉辊的旋转中心；所述锯齿状电极交错布置在所述电极本体上。

所述炉辊的转动表面与锯齿状电极之间的间距为5-300mm。

采用本发明所提供的技术方案，能够有效解决现有技术中的炉辊，容易在炉辊表面形成结瘤后，会造成金属材料表面形成缺陷，大大降低了金属薄板产品的合格率；如果炉辊结瘤，清理或更换炉辊费时费力，大大影响生产效率，不适合大规模流水线生产，并且，采用人工清理的方式，存在安全隐患等技术问题；本发明采用高温下炉辊与电极间电场放电，金属材料表面存在的金属粉末或其它异物在传递到炉辊表面时由于所形成的尖端放电和气体放电的综合作用被清理掉，防止粘附到炉辊表面、慢慢长大形成的瘤状物；本发明所提供的技术方案能够防止瘤状物将在薄板状金属材料表面留下印痕，从而破坏薄板状金属材料的平滑表面，造成薄板状金属材料质量降级或产生废品；同时，本发明所提供的技术方案还具有结构简单、耐高温性能好、使用安全可靠、使用寿命长等特点。

附图说明

结合附图，对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明实施例2结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明实施例3结构示意图；

图6为图5的侧视图；

其中，1为带钢；2为炉辊；3为电极本体；4为电极放电体。

具体实施方式

本发明是针对薄板状金属材料在高温状态热处理的支撑和传送用炉辊2的表面结瘤，发明一种在线清理、防止或减弱这类支撑和传送用炉辊2的表面结瘤的炉辊组合装置。

本发明采用在支撑和传送用辊的附近设置导电体，通过导体间在高温下气体在电场中的电离、加速，由于离子碰撞，使金属材料表面的金属粉末或杂物不能在炉辊2表面停留或被清理掉。

所采用的电极可以针状、线状和板状，所加的电压可以是直流、交流或任意波形。

清理可以是连续不断的进行，也可以周期进行，也可以在需要的时候进行。一般要求的电离气体是氢气、氮气、CO、CO2、水等。

炉辊2与所装置的电极间形成电场，气体在电场的作用下电离，离子在电场的作用下加速冲击辊面，即清理炉辊2表面。电极尽量远离薄板状金属材料，以使电离只发生在炉辊2与所装置的电极之间。

炉辊2与所装置的电极的电压在100～1000伏，根据需求不同热处理炉状况和钢板表面清洁程度而调整。

采用高温下炉辊2与电极间电场放电，金属材料表面存在的金属粉末或其它异物在传递到炉辊2表面时由于所形成的尖端放电和气体放电的综合作用被清理掉，防止粘附到炉辊2表面、慢慢长大形成的瘤状物。这种瘤状物将在薄板状金属材料表面印痕，将破坏薄板状金属材料的平滑表面，造成薄板状金属材料质量降级或产生废品。

采用高温下电场放电进行连续式热处理炉中的炉辊2表面清理或防止异物粘结的的实施方式例如下：

实施例1：

如图1-2所示，在连续式热处理炉中的辊道的炉辊2近旁配置一或二根导体，辊与导体连接电源的两极，一或二根导体按照不同的间距安装具有尖端(针状)形状的电极，有利集中电场、放电电极两个电极的针状交错排列，以便于对炉辊2进行全面覆盖。

尖端(针状)形状的电极之间间距在50～300mm，优选175mm；辊与尖端(针状)形状的电极之间间距在5～400mm，优选195mm。

如图1、图2为针状电极与炉辊2之间的相对位置布置图。如图1所示带钢1，炉内的带钢1传输炉辊2电极本体3，电极的放电体，电极本体3与炉辊2为相互平行布置，电极固定于退火炉的炉壳两侧，并与炉壳之间用绝缘隔开，电极位于炉辊2的正下方，以便于清理下来的粉末在重力的作用下，落到炉子的底部，电极可以是一根也可以是两根，从清理的干净程度来说，以两根的布置方案为优。

采用两个电极布置的方案时，为达到对炉辊2的全面覆盖，两个电极的针状放电体为交错布置。极的放电体针尖垂直于辊面，指向炉辊2的旋转中心，如图2所示，电极体与放电针状体之间采用活动联接，以便于针状放电体的更换。电极与炉辊2分别与电源相联接，联接方式如图2所示，可以是直流电的+、-极或交流电。

实施例2：

在连续式热处理炉中的炉辊2附近旁配置一根导体，导体本体为圆柱状，面向炉辊2一侧为刀口状，炉辊2与导体连接电源的两极；圆柱状导体或带有刀口的电极，能够与炉辊2表面按照一条线的方式放电。炉辊2与电极刀口之间间距在5～300mm，优选150mm。

如图3--图4所示，为刀状电极与炉辊2之间的相对位置布置图，如图3所示带钢1，炉内的带钢1传输炉辊2，电极本体3，电极的放电体，电极本体3与炉辊2为相互平行布置，电极固定在焊于退火炉炉壳两侧的支撑体上，并与炉壳之间用绝缘隔开，电极位于炉辊2的下方偏移一个角度(如图4所示)，以便于清理下来的粉末在重力的作用下，落到炉子的底部，电极刀口与炉辊2之间在正常情况下保持一定的间隙，在此间隙下，炉辊2与刀口之间是均匀放电，但一旦炉辊2上有结瘤或有粉末状金属积累时便会使这一距离缩小，缩小的距离使两者之间优先放电、放电强度高，从而使粉末遭电击后疏松、脱落。电极的放电体刀口垂直于辊面，指向炉辊2的旋转中心，如图4所示，电极体与放电刀口之间采用活动联接，以便于刀口放电体的更换。电极与炉辊2分别与电源相联接，联接方式如图4所示，可以是直流电的+、-极或交流电。

实施例3：

相对于连续式热处理炉中的炉辊2垂直于表面配置一块板状电极，板状电极面向炉辊2为锯齿状。炉辊2与导体连接电源的两极；炉辊2与电极刀口之间间距在5～300mm，优选150mm。

如图5、图6为针状电极与炉辊2之间的相对位置布置图，如图5所示1为带钢1，2为炉内的带钢1传输炉辊2，3为电极本体3，4为电极的放电体，电极本体3与炉辊2为相互平行布置，电极固定于焊于退火炉炉壳两侧的支撑体上，并与炉壳之间用绝缘隔开，电极位于炉辊2的下方偏移一个角度(如图6所示)，以便于清理下来的粉末在重力的作用下，落到炉子的底部，电极可以是一根也可以是两根，从清理的干净程度来说，以两根的布置方案为优。采用两个电极布置的方案时，为达到对炉辊2的全面覆盖，两个电极的锯齿状放电体为交错布置。电极的放电体锯齿齿尖垂直于辊面，指向炉辊2的旋转中心，如图6所示，电极体与放电锯齿体之间采用活动联接，以便于锯齿状放电体的更换。电极与炉辊2分别与电源相联接，联接方式如图6所示，可以是直流电的+、-极或交流电。

本发明以上实施例仅用以说明本发明的最佳技术方案，并非是对本发明作出的限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，包括炉辊（2）、炉辊底座、以及炉辊驱动装置，所述炉辊（2）安装在所述炉辊底座上，其特征在于，所述炉辊组合装置还包括一炉辊结瘤自清除装置，所述炉辊结瘤自清除装置设置在所述炉辊（2）的下部，所述炉辊结瘤自清除装置与所述炉辊（2）分别与电源连接，所述炉辊结瘤自清除装置与所述炉辊（2）的转动表面之间形成电场；所述炉辊结瘤自清除装置为一电极组合装置，所述电极组合装置包括电极本体（3）和电极放电体（4），所述电极放电体（4）安装在所述电极本体（3）上，所述电极本体（3）与所述电极放电体（4）活动连接，所述电极放电体（4）正对着所述炉辊（2）的转动中心；电极本体（3）与炉辊（2）为相互平行布置，所述电极本体（3）通过焊接固定在退火炉炉壳两侧的支撑体上，所述电极本体（3）与所述退火炉炉壳之间设有绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，其特征在于，所述电极放电体（4）位于所述炉辊（2）的正下方，所述电极放电体（4）由若干针状电极构成，所述针状电极的针尖垂直于所述炉辊（2）表面，指向炉辊（2）的旋转中心；所述针状电极交错布置在所述电极本体（3）上。

3.根据权利要求2所述的一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，其特征在于，所述针状电极的针尖之间的间隔为50-300mm；所述炉辊（2）的转动表面与所述针状电极的针尖之间的间距为5-400mm。

4.根据权利要求1所述的一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，其特征在于，所述电极放电体（4）位于所述炉辊（2）的侧下方，所述电极本体（3）为圆柱状，所述电极放电体（4）为刀口状，所述电极放电体（4）的刀口垂直于所述炉辊（2）表面，指向炉辊（2）的旋转中心；所述刀口状电极放电体（4）与所述炉辊（2）按照一条线的方式放电。

5.根据权利要求4所述的一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，其特征在于，所述炉辊（2）的转动表面与刀口状电极放电体（4）之间的间距为5-300mm。

6.根据权利要求1所述的一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，其特征在于，所述电极放电体（4）位于所述炉辊（2）的正下方，所述电极放电体（4）由若干锯齿状电极构成，所述锯齿状电极的齿尖部垂直于辊面，指向炉辊（2）的旋转中心；所述锯齿状电极交错布置在所述电极本体（3）上。

7.根据权利要求6所述的一种应用于热处理工艺中退火炉的炉辊组合装置，其特征在于，所述炉辊（2）的转动表面与锯齿状电极之间的间距为5-300mm。

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