CN104245972A - 退火炉炉内气氛气体的露点降低方法、其装置及冷轧退火钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
吸出加热带(1)及/或所述均热带的气氛气体的一部分,穿过热交换器(9)的高温气体流路,通过与低温气体流路内的气体的热交换进行降温,接着与冷却带(2)的气氛气体的一部分混合,再降温,接着穿过气体冷却装置(10)而进一步冷却,接着利用干燥机(11)除湿至-45℃以下的露点,接着穿过热交换器(9)的低温气体流路,通过与所述高温气体流路内的气体的热交换而升温后,返回加热带(1)及/或所述均热带,由此,可以高能效实现-45℃以下的低露点化。
Description
技术领域
本发明属于降低连续退火炉炉内气氛气体的露点(dew point)且有利地生产电镀附着(wettability)良好的钢带的领域,特别是涉及退火炉炉内气氛气体的露点降低方法、其装置及冷轧退火钢板的制造方法。
背景技术
已知有如下的技术,即,通过使连续退火炉炉内气氛气体的露点为-45℃以下,能够抑制向退火中的钢板表面的Mn氧化物的稠化(surface segregation of Mn),接着退火的锌或锌合金的电镀的附着性提高(参照非专利文献1)。
另一方面,作为有关连续退火炉炉内气氛气体的露点降低方法的现有技术,可举出以下技术。
A:向每个加热带(heating zone)或均热带(soaking zone),分配供给来自炉外的新的低露点的气氛气体的方法(参照专利文献1)。
B:通过设置使炉内的气氛气体在炉外进行循环的机构,而在循环的高温气氛气体和另外新向炉内供给的室温的低露点的气氛气体之间进行热交换的方法(参照专利文献2)。
C:使高温的炉内气氛气体和在炉外降低了露点后的气氛气体进行热交换,且由水分吸附过滤器来降低露点的方法(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开2002-3953号公报
专利文献2:日本国特开昭62-290830号公报
专利文献3:日本国特开平11-124622号公报
非专利文献
非专利文献1:铁和钢,96-1(2010),pp.11-20
发明内容
发明要解决的课题
在上述现有技术A中,因为直接向高温的炉导入低温的气体,所以为了保持炉内的钢带温度,需要很大的加热能量,不能进行气体温度的控制,能效显著变差。
另外,在上述现有技术B中,即使另外新供给的低温气体的露点低,也仅仅是与大量地存在的炉内的露点高的气氛气体混合,不能充分降低炉内的气氛气体的露点。
另外,在上述现有技术C中,返回炉内的气体的温度未上升,另外,如专利文献3记载,因除湿能力低的水分吸附过滤器造成的低露点化,露点只降低到-30℃左右,因此,不能形成作为本申请的目的的-45℃以下的极低露点化。即,现有技术的要使连续退火炉炉内气氛低露点化的技术存在不能充分地实现-45℃以下的低露点化,另外,能效显著恶化这种导致不利的课题。
发明者们为了解决上述课题,进行了深入研究,其结果想到了如下手段,且完成了本发明,即,通过新设置用于降低退火炉气氛气体的露点的可成为露点-45℃以下的干燥剂方式或压缩方式等的干燥机和循环装置,能够将露点降低到-45℃,进而能够在循环装置内附设热交换器而进行气体的升温及冷却,通过对向炉内加热带/冷却带的气体流入(气体导入)下功夫,来提高能效。
即,本发明如下所述。
(1)一种退火炉炉内气氛气体的露点降低方法,是连续退火炉的炉内气氛气体的露点降低方法,所述连续退火炉使金属带板依次穿过加热带、冷却带,或依次穿过加热带、均热带、冷却带而在还原气氛中进行退火,其包含如下步骤:
准备循环装置的步骤(a),所述循环装置具备使低温气体和高温气体进行热交换的热交换器、对气体进行冷却的气体冷却装置、及将气体除湿至-45℃以下的露点的干燥机;
将所述加热带及/或所述均热带的气氛气体的一部分吸出的步骤(b);
接着使所述吸出的一部分的气氛气体穿过所述热交换器的高温气体流路并通过与低温气体流路内的气体的热交换而进行降温的步骤(c);
接着使降温后的一部分的气氛气体与从所述冷却带吸出的气氛气体的一部分混合而进一步降温的步骤(d);
接着使与从所述冷却带吸出的气氛气体的一部分混合而进一步降温后的一部分的气氛气体穿过所述气体冷却装置而进一步冷却的步骤(e);
接着利用所述干燥机将穿过所述气体冷却装置而进一步降温后的一部分的气氛气体除湿至-45℃以下的露点的步骤(f);
接着使所述除湿后的一部分的气氛气体穿过所述热交换器的低温气体流路并通过与所述高温气体流路内的气体的热交换而进行升温的步骤(g);及
接着使所述升温后的一部分的气氛气体返回到所述加热带及/或所述均热带的步骤(h)。
(2)如(1)所述的退火炉炉内气氛气体的露点降低方法,其中,
使从所述干燥机向所述热交换器的低温气体流路的气体的一部分不穿过所述热交换器而直接返回到所述冷却带。
(3)一种退火炉炉内气氛气体的露点降低装置,降低连续退火炉的炉内气氛气体的露点,所述连续退火炉使金属带板依次穿过加热带1、冷却带2或依次穿过加热带、均热带、冷却带而在还原气氛中进行退火,其中,
所述退火炉炉内气氛气体的露点降低装置具备包括热交换器9、气体冷却装置10、干燥机11、及气体混合器20的气体流路,所述热交换器9使低温气体和高温气体进行热交换,所述气体冷却装置10对气体进行冷却,所述干燥机11将气体除湿至-45℃以下的露点,
所述退火炉炉内气氛气体的露点降低装置具备:
从所述加热带1及/或所述均热带经过气体流路15而流入到所述热交换器9的高温气体流路,并穿过所述气体冷却装置10而到达所述干燥机11的气体流路;
从所述干燥机11流入到所述热交换器9的低温气体流路,进而从所述热交换器9返回到所述加热带及/或所述均热带的气体流路16;及
从所述冷却带2在气体混合器20中与从所述气体冷却装置10至所述干燥机11的气体流路连接的气体流路19。
(4)如(3)所述的退火炉炉内气氛气体的露点降低装置,其中,
还具备如下所述气体流路17,所述气体流路17使从所述干燥机11向所述热交换器9的低温气体流路的气体的一部分经由气体分配器13,不穿过所述热交换器9而直接返回到所述冷却带。
(5)一种冷轧退火钢板的制造方法,对冷轧钢带进行连续退火,其中,
在所述连续退火中,利用(1)或(2)所述的退火炉炉内气氛气体的露点降低方法,降低所述连续退火炉的炉内气氛气体的露点。
发明效果
根据本发明,由于吸出所述加热带及/或所述均热带的气氛气体的一部分,穿过所述热交换器的高温气体流路,通过与低温气体流路内的气体的热交换进行降温,接着与所述冷却带的气氛气体的一部分混合而进一步降温,接着穿过所述气体冷却装置而进一步冷却,接着利用所述干燥机除湿至-45℃以下的露点,接着穿过所述热交换器的低温气体流路,通过与所述高温气体流路内的气体的热交换升温后,返回所述加热带及/或所述均热带,或者更优选使从所述干燥机向所述热交换器的低温气体流路的气体的一部分不穿过所述热交换器而直接返回所述冷却带,因此,起到可使退火炉炉内达到-45℃以下的极低露点且大幅提高能效这种效果。
附图说明
图1是表示现有例1的概略图;
图2是表示现有例2的概略图;
图3是表示现有例2的循环系统的概略图;
图4是表示现有例3的概略图;
图5是表示现有例3的循环系统的概略图;
图6是表示比较例1的概略图;
图7是表示比较例1的循环系统的概略图;
图8是表示本发明例1的概略图;
图9是表示本发明例1的循环系统的概略图;
图10是表示本发明例2的概略图;
图11是表示本发明例2的循环系统的概略图。
具体实施方式
在将冷轧钢带连续退火,且接着电镀锌或锌合金时,因退火炉炉内的露点,会大大地左右电镀的附着性。可知,其原因在于钢带表面的Mn氧化物的存在量,如果露点为-10℃左右,则Mn氧化物存在于钢带表面的氧化膜的内部,几乎不存在于表面,如果露点为-45℃以下,则几乎不生成Mn氧化物。这是因为,在其中间的露点为-35℃左右(-15℃~-40℃)的情况下,Mn氧化物大量地生成于钢带表面而阻碍电镀的附着。因此,为了防止Mn氧化物的钢带表面稠化而实现极低露点,想到新将附设有可成为-45℃以下的露点的干燥机的循环装置设置在退火炉炉内。
在此,对从炉内向循环装置吸出的气氛气体(以后,称为吸出气体)和从循环装置向炉内导入的气氛气体(以后,称为导入气体)的温度进行关注。在退火炉炉内,由加热带、均热带、冷却带等要求的气氛气体温度不同。即,吸出气体在进入干燥机以前,利用气体冷却装置冷却到室温程度,然后由干燥机进行除湿,再次导入炉内,所以当向加热带、均热带等高温区域导入原封不动的低温气体时,不能保持钢带的退火所需要的高温,所以要求提高来自循环装置的导入气体温度。
因此,本发明者们采用了在炉和气体冷却装置之间设置热交换器的方法。即,从炉的加热带、均热带吸出的高温气体(吸出气体)在进入干燥机以前,通过冷却装置来冷却,所以如果利用由该温度差产生的热能,则能够使利用气体冷却装置冷却且利用干燥机除湿后的气体再次升温,其加热能量是由气体冷却装置舍弃的热能,所以能够实现能量的有效利用。这是因为,使从炉的加热带、均热带吸出的高温气体穿过热交换器,其后,由气体冷却装置进行冷却,由干燥机进行除湿,再由热交换器进行升温,然后返回到炉的加热带、均热带。
在此,将从加热带、均热带吸出的高温的气体进行热交换后的气体的温度由于有时比冷却带的气体温度高,所以通过在该热交换后的气体中混合从冷却带吸出的低温的气体,能够减少在之后的气体冷却装置中的用于进一步冷却的能量,从而是有利的。
进而,因为由气体冷却装置进行冷却的冷却后的气体温度比炉的冷却带的温度低,所以当由气体冷却装置冷却且由干燥机除湿后的气体的一部分不穿过热交换器而直接返回到冷却带时,能够使冷却带达到更低温且低露点,所以能效进一步变得优良。
此外,本发明使用的干燥机不是如专利文献3所示的由活性氧化铝构成且交替地运转/停止的水分吸附过滤器那样的除湿能力低的干燥机,可以是使用氧化钙、沸石、硅胶、氯化钙等而连续除湿的干燥剂方式或使用氯氟烃替代物等的压缩方式等具有强力的除湿能力的干燥机。
实施例
以由加热带和冷却带构成的连续退火炉为例,将本发明例、比较例及现有例的装置结构和气体流路表示在图1~图11中。
图1是专利文献1记载的现有例1,从气氛气体供给设备12直接向加热带1及冷却带2供给新的低温的气氛气体。
图2及图3是专利文献2记载的现有例2,使从冷却带2吸出的气体从流路15进入循环装置8,穿过热交换器9,对来自气氛气体供给设备12的气体进行加热,然后从流路16返回到冷却带2。另外,来自气体供给设备12的另外供给的新的低温的气氛气体被热交换器9进行加热,从气氛气体配管7导入到加热带1。
图4及图5是专利文献3记载的现有例3,使从加热带1吸出的气体从流路15流入到循环装置8,穿过热交换器9,利用来自水分吸附过滤器18的气体对从加热带1吸出的气体进行冷却,利用由活性氧化铝构成的水分吸附过滤器18进行除湿后,再穿过热交换器9进行加热,从流路16返回到加热带1。此外,水分吸附过滤器18每一个装置各准备两个,每3小时交替运转/停止。
图6及图7是比较例1,使从加热带1吸出的气体从流路15流入到循环装置8,穿过热交换器9,利用被干燥机11除湿后的气体进行冷却,利用气体冷却装置10进一步冷却,之后,利用干燥机11除湿,再穿过热交换器9,利用来自加热带1的气体加热,从流路16返回到加热带1。
图8及图9是本发明例1,与用于解决课题的手段(1)、(3)对应,使从加热带1吸出的气体从流路15流入到循环装置8,通过热交换器9,利用来自干燥机的被除湿后的气体进行冷却,利用混合器20与从冷却带2通过另外的流路19吸出的气体混合,利用冷却装置10进一步冷却,之后,利用干燥机11除湿,再利用来自加热带1的气体加热,从流路16返回到加热带1。
图10及图11是本发明例2,与用于解决课题的手段(2)、(4)对应,在图8及图9的本发明例1的基础上,将利用干燥机11除湿后的气体在气体分配器13分配,使分配后的一方的气体穿过热交换器9,利用来自加热带1的气体加热,从流路16返回到加热带1,另外,使分配后的另一方的气体从流路17直接返回到冷却带2。
对这些吸出气体、导入气体的条件进行各种变更,表1表示按本发明例、现有例的各气体流路穿过的情况的吸出气体的露点、导入气体的露点、其间排热后的能量。从该表可知,本发明例1即No.1~No.3、本发明例2即No.4~No.6与现有例即No.7~No.10相比,导入到退火炉的气体的露点为比目标即-45℃低的值,良好,且退火炉出侧21跟前的炉内的露点也比-45℃低,良好,排热能量也少,能效非常良好。
另外,在连续退火后的钢带上进行电镀锌合金,通过JIS-H8504(g)带试验(tape test)方法(剥离试验(chipping test)方法)研究电镀锌合金的粘附状态。其结果,本发明例的No.1~No.6中粘附状态牢固、良好,现有例即No.7~No.10中具有产生镀不上(coating defect)的问题。
[表1]
标号说明
1 加热带
2 冷却带
3 钢带
4 辊
5 吸出口
6 导入口
7 气氛气体配管
8 循环装置
9 热交换器
10 气体冷却装置
11 干燥机(脱湿装置)
12 新的气氛气体供给设备
13 气体分配器
15 来自加热带的气体的流路
16 返回加热带的气体的流路
17 返回冷却带的气体的流路
18 水分吸附过滤器
19 来自冷却带的气体的流路
20 气体混合器
21 退火炉出侧
Claims (5)
1.一种退火炉炉内气氛气体的露点降低方法,是连续退火炉的炉内气氛气体的露点降低方法,所述连续退火炉使金属带板依次穿过加热带、冷却带或依次穿过加热带、均热带、冷却带而在还原气氛中进行退火,所述退火炉炉内气氛气体的露点降低方法包含如下步骤:
准备循环装置的步骤(a),所述循环装置具备使低温气体和高温气体进行热交换的热交换器、对气体进行冷却的气体冷却装置、及将气体除湿至-45℃以下的露点的干燥机;
将所述加热带及/或所述均热带的气氛气体的一部分吸出的步骤(b);
接着使所述吸出的一部分的气氛气体穿过所述热交换器的高温气体流路并通过与低温气体流路内的气体的热交换而进行降温的步骤(c);
接着使降温后的一部分的气氛气体与从所述冷却带吸出的气氛气体的一部分混合而进一步降温的步骤(d);
接着使与从所述冷却带吸出的气氛气体的一部分混合而进一步降温后的一部分的气氛气体穿过所述气体冷却装置而进一步冷却的步骤(e);
接着利用所述干燥机将穿过所述气体冷却装置而进一步降温后的一部分的气氛气体除湿至-45℃以下的露点的步骤(f);
接着使所述除湿后的一部分的气氛气体穿过所述热交换器的低温气体流路并通过与所述高温气体流路内的气体的热交换而进行升温的步骤(g);及
接着使所述升温后的一部分的气氛气体返回到所述加热带及/或所述均热带的步骤(h)。
2.根据权利要求1所述的退火炉炉内气氛气体的露点降低方法,其中,
使从所述干燥机向所述热交换器的低温气体流路的气体的一部分不穿过所述热交换器而直接返回到所述冷却带。
3.一种退火炉炉内气氛气体的露点降低装置,降低连续退火炉的炉内气氛气体的露点,所述连续退火炉使金属带板依次穿过加热带1、冷却带2或依次穿过加热带、均热带、冷却带而在还原气氛中进行退火,其中,
所述退火炉炉内气氛气体的露点降低装置具备包括热交换器9、气体冷却装置10、干燥机11、及气体混合器20的气体流路,所述热交换器9使低温气体和高温气体进行热交换,所述气体冷却装置10对气体进行冷却,所述干燥机11将气体除湿至-45℃以下的露点,
所述退火炉炉内气氛气体的露点降低装置具备:
从所述加热带1及/或所述均热带经过气体流路15而流入到所述热交换器9的高温气体流路,并穿过所述气体冷却装置10而到达所述干燥机11的气体流路;
从所述干燥机11流入到所述热交换器9的低温气体流路,进而从所述热交换器9返回到所述加热带及/或所述均热带的气体流路16;及
从所述冷却带2在气体混合器20中与从所述气体冷却装置10至所述干燥机11的气体流路连接的气体流路19。
4.根据权利要求3所述的退火炉炉内气氛气体的露点降低装置,其中,
还具备如下所述气体流路17,所述气体流路17使从所述干燥机11向所述热交换器9的低温气体流路的气体的一部分经由气体分配器13,不穿过所述热交换器9而直接返回到所述冷却带。
5.一种冷轧退火钢板的制造方法,对冷轧钢带进行连续退火,其中,
在所述连续退火中,利用权利要求1或2所述的退火炉炉内气氛气体的露点降低方法,降低所述连续退火炉的炉内气氛气体的露点。
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