CN102899599A

CN102899599A - 减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法

Info

Publication number: CN102899599A
Application number: CN2011102150584A
Authority: CN
Inventors: 马天栋; 邱向伟; 陈绍林
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN102899599B

Abstract

本发明涉及冶金领域的带钢锌皮量控制方法，是一种减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，控制步骤为：开机前30-40分钟打开辐射管加热和均热段的辐射管，使其炉温升到750-800℃，当炉温升到525℃时，向冷却均热段和热张紧辊段中通入HN保护气体；当辐射管加热和均热段炉温到750-800℃时，热镀铝锌机组开机，带钢以30-50m/min速度运行，同时打开直燃段烧嘴，使其炉温升到800-850℃；当直燃段炉温升到800-850℃时，打开冷却均热段冷却喷嘴，对带钢冷却，控制带钢温度为550-600℃，调整直燃段带钢温度到630-660℃；使带钢速度逐渐提速到正常工艺速度要求值。本发明保证了开机时进入锌锅内带钢的温度，极大程度清除了带钢表面的氧化膜，促进铁铝化合物的形成，提高了镀层粘附性，减少了镀层剥落、锌皮产生。

Description

减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法

技术领域

本发明涉及冶金领域的带钢锌皮量控制方法，具体的说是一种冷轧热镀铝锌机组在工艺停机更换沉没辊后，重新开机时减少带钢表面锌皮产生量的控制方法。

背景技术

目前国内外热镀铝锌机组生产工艺主要采用的是“改良的森吉米尔法”，热镀铝锌机组生产工艺主要包括：镀前处理→热浸镀→镀后处理。其中热浸镀是热镀铝锌机组生产的核心，主要由锌锅、沉没辊、气刀等设备组成。在带钢热镀生产过程中，沉没辊始终浸没在锌锅内的高温铝锌溶液中，其本身无任何传动机构，是一个被动的转向辊，完全依靠带钢与辊子表面的磨擦力来驱动，辊面稍有偏差或产生相对运动，带钢就会被划伤。另一方面，沉没辊要受到铝锌液侵蚀，辊面和轴套的磨损腐蚀会逐渐件加重，一般7-10天为一周期需要生产线工艺停机来更换沉没辊，每次换辊时间需要6-10小时，从生产、安全和节能考虑，每次工艺停机更换沉没辊过程中需要对退火炉的氢气H2进行关闭及停止各炉区加热，这样导致沉没辊更换完成后，重新开机生产时，前期机组带钢往往因为在退火炉内无法到达浸镀工艺要求的进入锌锅内的温度和表面清洁度要求，导致开机生产前期从锌锅浸镀后的带钢表面镀层与钢板基体的粘附效果差，镀层会在带钢出锌锅的后续工艺中形成锌皮并大量剥落，严重影响到产品质量和机组设备的正常运行，增大机组开机生产时锌皮的清理工作量。

目前，公知针对热镀铝锌机制开机带钢锌皮产生量大的问题，普遍采用的控制方法其主要特点如下：⑴退火炉辐射管加热和均热段（RHS）段升温到700℃以上开机；⑵开机后直接打开冷却段(CS)风机；⑶开机后投入HN保护气体；⑷开机后直接打开直燃段（DFS）所有主烧嘴，退火炉炉温达到1000℃后直接将加热控制选择自动带温控制模式。但是，现有这种开机控制方法对开机带钢锌皮量的减少效果十分有限。

申请人检索发现，专利200810197544.6“带钢热镀锌线薄镀层生产方法”，公布的是通过在锌液中增加稀土元素、调整锌液温度和气刀参数来控制镀层厚度；专利200620085095.2“可提高热镀锌铝铝锌层与钢表面附着力的带钢结构”，其公布的是一种可实现镀层高附着力的带钢本体结构；专利200710045513.4“镀层合金化均匀性的控制方法”，介绍的是通过增加电磁稳定装置来减少带钢晃动、从而提高镀层均匀性的控制方法。对比这些公开技术，其所要实现的目的与本技术不同，同时这些公开技术所存在的工况均是在机组正常稳定的生产情况下，并不能解决机组换辊开机时段需面对的大量锌皮问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术中冷轧热镀铝锌机组在工艺停机更换沉没辊后，重新开机时会有大量锌皮产生的技术问题，提出一种减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，可以提高带钢镀层粘附性，减少带钢镀层剥落及锌皮产生。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，热镀铝锌机组包括依次串联的直燃段（DFS）、辐射管加热和均热段（RHS）、冷却均热段（CS)、热张紧辊段（TDRS）和锌锅，直燃段（DFS）内设有用于加热的DFS烧嘴，辐射管加热和均热段（RHS）内设有用于加热的RHS辐射管，冷却均热段（CS)内设有用于加热的CS电加热器以及与用于冷却的CS冷却喷嘴；带钢从直燃段进入，依次通过辐射管加热和均热段（RHS）、冷却均热段（CS)、热张紧辊段（TDRS）和锌锅后，从锌锅中输出；氢气和氮气通过混合器后进入冷却均热段（CS)和热张紧辊段（TDRS）；直燃段（DFS）温度控制模式具有自动炉温控制模式和自动板温控制模式；控制的步骤如下：

㈠热镀铝锌机组开机前30-40分钟打开辐射管加热和均热段（RHS）的RHS辐射管，使辐射管加热和均热段（RHS）炉温升到750-800℃，当辐射管加热和均热段（RHS）炉温升到525℃时，打开混合器，向冷却均热段（CS)和热张紧辊段（TDRS）中通入由氢气和氮气组成的HN保护气体；

㈡当辐射管加热和均热段（RHS）炉温升到750-800℃时，热镀铝锌机组开机，启动热镀铝锌机组的带钢输送装置，使带钢以30-50m/min速度运行，同时打开直燃段（DFS）的DFS烧嘴，使直燃段（DFS）炉温升到800-850℃；

㈢当直燃段（DFS）炉温升到800-850℃时，打开冷却均热段（CS)的CS冷却喷嘴，对带钢进行冷却，并控制冷却均热段（CS)带钢的温度为550-600℃，同时调整直燃段（DFS）带钢的温度到630-660℃；

㈣使带钢以50m-70/min速度运行并逐渐提速到正常工艺速度要求值。

由此可见，本发明减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法主要为以下四点，通过以下四点的控制，可有效提高带钢镀层粘附性，减少带钢镀层剥落及锌皮产生：

①辐射管加热和均热段（RHS）段升温到750-800度开机；

退火炉RHS主要作用是消除带钢在冷轧过程中产生的加工硬化，使带钢达到其再结晶退火温度，同时对带钢在加热过程中表面产生的氧化膜进行还原。该段采用的是辐射管辐射加热的方式，加热启动时间和热响应长，机组工艺换辊停机时为节能，DFS、RHS、CS均停止加热，导致重新开机运行前炉区带钢温度很低，所以需要提前打开RHS主烧嘴，较高的炉温可以保证开机时炉内带钢进入锌锅时的适合温度，加速带钢表面氧化铁皮的还原，提高锌层附着带钢的能力。

②开机前投入HN保护气体；

HN作为常规保护气体存在DFS、RHS、CS、TDRS等各段，H₂+N₂按照一定的比例混合，氢的强还原能力在高温下自铁的氧化物置换出氧，带钢经过RHS时，在高温下炉内的氢气会和铁的氧化物发生化学反应，生成铁和水；其反应方程式为：Fe₂O₃+3H₂=2Fe +3H₂O；氢气起到除去带钢表面氧化膜的作用，氮属于中性气体，性质不活泼，实际起到加速氢气与氧化物反应的载体作用。由于机组停机时为安全考虑，H2必须关闭，同时在停机关闭DFS、RHS、CS加热功能后，炉温下降过程中炉内带钢长时间暴露在高温状态下，导致表面氧化严重。因此，提前投入HN可以在开机前有效改善炉内气氛，减少带钢表面的氧化铁膜，提高镀层附着力。

③开机后当退火炉DFS和RHS段炉温都基本达到开机设定值（DFS：800-850℃，RHS:750-800℃）要求后，打开CS段风机对带钢进行降温冷却，且CS段带钢温度控制按温度设定值的上限（550-600℃）进行设定；

锌层附着力取决与钢基与铝锌液间合金层的形成，合金层中镀层的粘附性不仅取决与锌液中的铝含量，而且更大程度取决于带钢入锌锅时的温度，提高入锌锅时带钢温度可以促使中间层的良好形成。由于刚开机时CS段炉温不是很高，如果刚开机就直接投CS风机会导致温度急剧下降，以致带钢入锌锅温度过低锌层粘附性下降而产生大量锌皮，所以CS设定带钢温度以上限控制可以有效降低刚投入CS风机的功率，最大限度提高带钢入锌锅温度。

④开机后，当直燃段（DFS）段各区都达到800-850℃时，调整直燃段（DFS）温度到630-660℃,然后针对炉温较低区域手动微调空煤流量比以达到DFS段各区温度快速提升至带温设定值；

直燃段无氧化加热的基本目的是脱脂，它是通过气体（COG）或轻质液态燃料的化学燃烧所产生的燃气直接加热带钢表面来完成的。正常情况下，带钢进入炉内后，以10～50℃／s的速率进行加热，使残留的轧制油得到瞬间的蒸馏或蒸发。其中，主要通过烧嘴空气过剩系数（燃烧烧嘴供入的单位煤气的实际控制量与完全燃烧的理论空气量的比例）的调节来控制炉内气氛, 一般DFS炉内气体成分含有CO₂ 、H₂O、H₂、CO、0₂，其中0₂、CO₂ 、H₂O为氧化性气体，H₂、CO为还原性气体,由于0₂的氧化性最强，为避免自由0₂对钢的强氧化作用，烧嘴空气过剩系数必须小于1（欠氧燃烧）。CO₂ 、H₂O与带钢的氧化反应是可逆的，反应方向与H₂、CO 的浓度及温度有关。Fe+CO₂→←FeO+C0，Fe+H₂O→←FeO+H₂。DFS 烧嘴区炉温一般为1200℃左右，炉内若要控制为还原性气氛，必须保证H₂O／H₂≤0.79、CO₂／C0≤0.371 ,结合燃烧效率，空气过剩系数一般为0．85～0．95，炉内控制为弱氧化性气氛，这样在无氧化段带钢表面实际仍会形成很薄的氧化膜，再通过退火炉后面几段进行还原处理。当开机以后如果为了最大限度的提高DFS的炉温，将炉温设定过高，将导致DFS空气流量和煤气流量调节阀瞬间急剧调整，使整个DFS段炉内气氛波动较大，带钢表面的氧化铁膜得不到有效的减少，增大带钢浸镀后锌皮产生量，因此DFS温度到630-660℃。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，HN保护气体由氢气和氮气组成，氢气与氮气的体积比是25-35%；氢气流量为140-160m³/h, 氮气流量为540-560 m³/h ,HN保护气体流量为680-720 m³/h。

前述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，步骤⑶中，调整直燃段（DFS）带钢温度到630-660后，针对直燃段（DFS）加热区中炉温低于800℃的区域（DFS段5个加热区中炉温低于800℃）手动微调空煤流量比以达到直燃段带温温度快速提升至630-660℃。

前述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，冷却均热段（CS) 的CS电加热器与辐射管加热和均热段（RHS）的RHS辐射管同时打开，用于给冷却均热段（CS) 升温。针对“辐射管加热和均热段（RHS）段升温到750-800度开机”，由于DFS带钢废气风机作用，炉膛内保护气体由RHS段向DFS段流动，从而带动整个炉膛温度。因此，同时可提前配合打开CS电加热器，较高的炉温可以保证开机时炉内带钢进入锌锅时的适合温度，加速带钢表面氧化铁皮的还原，提高锌层附着带钢的能力。

本发明的优点是：本发明的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法保证了开机时进入锌锅内带钢的温度，同时极大程度清除了带钢表面的氧化膜，促进铁铝化合物Fe₂Al₅＋FeAl₃的形成，提高了镀层粘附性，减少了镀层剥落、锌皮产生。使用本发明的控制方法后，因热镀铝锌机组更换沉没辊工艺停机后，重新开机时机组的锌皮产生量得到有效减少和控制，提升了生产产品合格率，减少了因锌皮导致的产品缺陷和设备故障停机，降低了手工清理开机锌皮的作业风险及劳动强度。

附图说明

图1是本发明的热镀铝锌机组的连接示意图。

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

本发明的热镀铝锌机组连接如图1所示，包括依次串联的直燃段（DFS）33、辐射管加热和均热段（RHS）34、冷却均热段（CS)35、热张紧辊段（TDRS）36和锌锅6；直燃段（DFS）33内设有DFS烧嘴15，直燃段（DFS）33的出烟口通过DFS排烟风机19连接DFS排烟烟囱20，用于排烟；辐射管加热和均热段（RHS）34内设有RHS辐射管16；冷却均热段（CS)35内设有CS电加热器17和CS冷却喷嘴18，CS冷却喷嘴18连接CS冷却风机21；热张紧辊段（TDRS）36的出口连接锌锅6，锌锅6内设有沉没辊5，沉没辊5始终浸没在锌锅6内的高温铝锌溶液中，其本身无任何传动机构，是一个被动的转向辊，完全依靠带钢14与辊子表面的磨擦力来驱动，锌锅6上方设有气刀7；氢气和氮气通过混合器13后进入冷却均热段（CS)35和热张紧辊段（TDRS）36；带钢14从直燃段33进入，依次通过辐射管加热和均热段34、冷却均热段35、热张紧辊段36和锌锅6后，从气刀7中间输出。

实施例1

本实施例的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，流程如图2所示，控制的步骤如下：

㈠热镀铝锌机组开机前30分钟打开辐射管加热和均热段（RHS）34的RHS辐射管16，使辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到750℃，当辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到525℃时，打开混合器13，向冷却均热段（CS)35和热张紧辊段（TDRS）36中通入由氢气和氮气组成的HN保护气体；HN保护气体由氢气和氮气组成，氢气与氮气的体积比是25%，氢气流量为140m³/h, 氮气流量为540m³/h ,HN保护气体流量为680m³/h；冷却均热段（CS) 35的CS电加热器17与辐射管加热和均热段（RHS）34的RHS辐射管16同时打开，用于给冷却均热段（CS) 35升温；

㈡当辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到750℃时，热镀铝锌机组开机，启动热镀铝锌机组的带钢输送装置，使带钢以30m/min速度运行，同时打开直燃段（DFS）33的DFS烧嘴15，使直燃段（DFS）33炉温升到800℃；

㈢当直燃段（DFS）33炉温升到800℃时，打开冷却均热段（CS) 35的CS冷却喷嘴，对带钢14进行冷却，并控制冷却均热段（CS) 35带钢的温度为550℃，同时调整直燃段（DFS）33带钢的温度到630℃，针对直燃段（DFS）33加热区中炉温低于800℃的区域（DFS段5个加热区中炉温低于800℃）手动微调空煤流量比以达到直燃段33带温温度快速提升至630℃。

㈣使带钢以50m/min速度运行并逐渐提速到正常工艺速度要求值。

实施例2

㈠热镀铝锌机组开机前35分钟打开辐射管加热和均热段（RHS）34的RHS辐射管16，使辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到780℃，当辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到525℃时，打开混合器13，向冷却均热段（CS)35和热张紧辊段（TDRS）36中通入由氢气和氮气组成的HN保护气体；HN保护气体由氢气和氮气组成，氢气与氮气的体积比是30%，氢气流量为150m³/h, 氮气流量为550 m³/h ,HN保护气体流量为700 m³/h。冷却均热段（CS) 35的CS电加热器17与辐射管加热和均热段（RHS）34的RHS辐射管16同时打开，用于给冷却均热段（CS) 35升温；

㈡当辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到780℃时，热镀铝锌机组开机，启动热镀铝锌机组的带钢输送装置，使带钢以40m/min速度运行，同时打开直燃段（DFS）33的DFS烧嘴15，使直燃段（DFS）33炉温升到820℃；

㈢当直燃段（DFS）33炉温升到820℃时，打开冷却均热段（CS) 35的CS冷却喷嘴，对带钢14进行冷却，并控制冷却均热段（CS) 35带钢的温度为580℃，同时调整直燃段（DFS）33带钢的温度到650℃，针对直燃段（DFS）33加热区中炉温低于800℃的区域（DFS段5个加热区中炉温低于800℃）手动微调空煤流量比以达到直燃段33带温温度快速提升至650℃。

㈣使带钢以60/min速度运行并逐渐提速到正常工艺速度要求值。

实施例3

㈠热镀铝锌机组开机前40分钟打开辐射管加热和均热段（RHS）34的RHS辐射管16，使辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到800℃，当辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到525℃时，打开混合器13，向冷却均热段（CS)35和热张紧辊段（TDRS）36中通入由氢气和氮气组成的HN保护气体；HN保护气体由氢气和氮气组成，氢气与氮气的体积比是35%，氢气流量为160m³/h, 氮气流量为560 m³/h ,HN保护气体流量为720 m³/h。冷却均热段（CS) 35的CS电加热器17与辐射管加热和均热段（RHS）34的RHS辐射管16同时打开，用于给冷却均热段（CS) 35升温；

㈡当辐射管加热和均热段（RHS）34炉温升到800℃时，热镀铝锌机组开机，启动热镀铝锌机组的带钢输送装置，使带钢以50m/min速度运行，同时打开直燃段（DFS）33的DFS烧嘴15，使直燃段（DFS）33炉温升到850℃；

㈢当直燃段（DFS）33炉温升到850℃时，打开冷却均热段（CS) 35的CS冷却喷嘴，对带钢14进行冷却，并控制冷却均热段（CS) 35带钢的温度为600℃，同时调整直燃段（DFS）33带钢的温度到660℃，针对直燃段（DFS）33加热区中炉温低于800℃的区域（DFS段5个加热区中炉温低于800℃）手动微调空煤流量比以达到直燃段33带温温度快速提升至660℃。

㈣使带钢以70/min速度运行并逐渐提速到正常工艺速度要求值。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，所述热镀铝锌机组包括依次串联的直燃段、辐射管加热和均热段、冷却均热段、热张紧辊段和锌锅，所述直燃段内设有用于加热的烧嘴，所述辐射管加热和均热段内设有用于加热的辐射管，所述冷却均热段内设有用于加热的电加热器以及与用于冷却的冷却喷嘴；带钢从所述直燃段进入，依次通过辐射管加热和均热段、冷却均热段、热张紧辊段和锌锅后，从锌锅中输出；氢气和氮气通过混合器后进入冷却均热段和热张紧辊段；所述控制的步骤如下：

㈠热镀铝锌机组开机前30-40分钟打开辐射管加热和均热段的辐射管，使辐射管加热和均热段炉温升到750-800℃，当辐射管加热和均热段炉温升到525℃时，打开混合器，向冷却均热段和热张紧辊段中通入由氢气和氮气组成的HN保护气体；

㈡当辐射管加热和均热段炉温升到750-800℃时，热镀铝锌机组开机，启动热镀铝锌机组的带钢输送装置，使带钢以30-50m/min速度运行，同时打开直燃段的加热烧嘴，使直燃段炉温升到800-850℃；

㈢当直燃段炉温升到800-850℃时，打开冷却均热段的冷却喷嘴，对带钢进行冷却，并控制冷却均热段带钢的温度为550-600℃，同时调整直燃段带钢的温度到630-660℃；

2.如权利要求1所述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，其特征在于：所述HN保护气体由氢气和氮气组成，氢气与氮气的体积比是25-35%。

3.如权利要求2所述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，其特征在于：所述氢气流量为140-160m³/h, 氮气流量为540-560 m³/h ,HN保护气体流量为680-720 m³/h。

4.如权利要求1所述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，其特征在于：步骤㈢中，调整直燃段带温温度到630-660后，针对直燃段加热区中炉温低于800℃的区域手动微调空煤流量比以达到直燃段带温温度快速提升至630-660℃。

5.如权利要求1所述的减少热镀铝锌机组开机带钢锌皮产生量的控制方法，其特征在于：所述冷却均热段的电加热器与辐射管加热和均热段的辐射管同时打开，给冷却均热段升温。