CN104342547A - 一种连续退火炉的分级式热吹扫方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法对吹扫的启动条件按照炉压下降的不同程度进行设置，下降程度小，通入吹扫氮气速度慢，下降程度大，通入吹扫氮气速度快，降低了吹扫过程氮气消耗，缩短了恢复生产所需时间，提高机组产能。本发明在吹扫启动时，预增大隔离段烟道挡板开度值，有效释放炉压，避免了大量吹扫氮气通入后的炉压瞬时冲顶造成热吹扫无法继续进行的问题，降低了劳动强度，提高了生产过程的安全性。且本发明在吹扫持续阶段，隔离段烟道挡板和炉压的反馈联锁控制，缩短了吹扫结束后炉压恢复正常所用时间，提高了吹扫效率。本发明适用于各种冷轧带钢的连续退火炉机组的热吹扫控制领域。

Description

一种连续退火炉的分级式热吹扫方法

技术领域

本发明涉及一种吹扫方法，尤其涉及一种应用于冷轧带钢连续退火炉机组的热吹扫控制方法。

背景技术

目前，在各家钢铁企业的冷轧带钢生产中广泛使用到了一种连续退火炉，该连续退火炉按工序划分为若干的加热段，均热段和冷却段，而退火时所采用保护气体为氮气或氮气配一定比例的氢气。而由于各炉段退火工艺的不同，各炉段的保护气体配比和炉压也完全不同，为了防止不同功能炉段间气氛互相干扰、渗透，相邻各炉段间还设计有气体隔离段，隔离段内有排气烟道，烟道上设计有由气缸驱动的烟道挡板。隔离段烟道挡板开度和炉压检测值之间联锁反馈控制可以微调炉压，即实际炉压比设定值高时，挡板开度会自动增大，释放更多的保护气体降低炉压至设定值，实际炉压比设定值低时，挡板开度会减小，降低保护气体排出量，升高炉压至设定值。

现有技术下的退火炉连接有常用的氮气管路，其作用是往炉内通入一定流量常用氮气用作退火保护气体并维持炉压，此外，每一炉段都在炉段靠出口处安装有紧急氮气吹扫管道，连续退火炉的热吹扫是指在机组生产过程中，遇到停电、停水、带钢断带等引起炉压较大幅度下降时，必须打开紧急吹扫氮气管路，即额外通入一定量紧急氮气确保炉压恢复至正常生产设定压力。为了第一时间确保设备的安全运转，热吹扫作业启动和炉压检测值间设计有电气联锁程序，炉压低于某一阈值时，紧急吹扫氮气管路的切断阀会自动打开，往炉内补入额外流量的氮气用以恢复炉压。

然而，经过现场操作工人长时间的观察及维护，发现现有技术下的退火炉的热吹扫时存在以下问题：

1.当退火炉的炉压在极短的时间内产生较大幅度的下降需要立即热吹扫时，由于各吹扫管路的切断阀打开和氮气通入有一定响应时间，在此响应时间段的真空期内存在安全隐患。

2.当退火炉的炉压下降的幅度较小却已触发吹扫启动的情况下，快速投入大量氮气造成大量的气体资源浪费。

3.现有技术下的退火炉热吹扫启动时，大流量的高压氮气在极短的时间充入炉膛，各隔离段的挡板开度来不及响应变化，氮气来不及排出导致炉压的瞬间过高，超过炉压检测器上限时，仪器的变送器归零，即炉压检测值为零，将导致热吹扫作业无法停止，只能操作人员手动去关闭各紧急吹扫管路的切断阀并对检测仪进行复位，增加了热吹扫过程的不安全性，也增加了操作人员的劳动强度。

公开号CN1667137的中国专利，公开了一种井式光亮退火炉及其内吹扫工艺。它的炉胆上设有由冲气管路及多组至少由三个接头组成的组件。当铜盘管力日热到200-400'C时，向铜管内充入压力为0.05-5MPa的氯气，并同时向炉胆内抽真空，补入氯气，然后继续加热。本发明的追火炉及其工艺，通过冲气管路组件向铜管内孔吹入氯气，以保护内表和吹走铜管内的烟尘，达到清洁内表的目的，使铜管内表面质量得到提高，且其结构及生产工艺简单，易于操作。

但是该发明的吹扫方法是针对的单体退火炉，且吹扫指的是吹去炉内的水，灰等杂质，用于清洁炉内环境，和本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法有相当大的区别。

公开号CN102041105的中国专利，公开了一种铜及铜合金光亮退火炉上的分段式加热吹扫装置。其包括辐射均热室，每段加热吹扫室内还包括:热循环风机，在热循环风机下方安装有导风板:吹扫进气管和吹扫出气管在炉体外的一端侧面分别连接有进气口和出气口:料架两侧分别安装有坚直空心进气管和坚直空心出气管，在吹扫进气管接在坚直空心进气管的进气口上，吹扫出气管接在坚直空心出气管的出气口上，在坚直空心进气管和坚直空心出气管的顶部分别连接有软管。采用此加热吹扫装置，可将铜及铜合金盘管内的油污去除，实现光亮退火。多段式加热吹扫结构是与退火炉连续式退火工艺相适应的，不同的加热区段要满足不同的加热工艺要求，达到不同的加热工艺目的。

但是该发明是一种用于吹去管路中油污的用于光亮退火炉的分段吹扫装置，包括进气，出气的吹扫管路布置以及管路中导风板等装置，通过结构上的重新设计和改变使其获得了吹扫效果，而和本发明所介绍的连续退火炉的吹扫控制方法也不是属于同一类型技术。

发明内容

为了解决现有技术下的退火炉吹扫存在的响应周期长、气体资源浪费、吹扫过程不安全和操作人员劳动强度大等问题，本发明提供了一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，通过设置不同的吹扫启动模式，减小了吹扫过程氮气的消耗，在吹扫持续阶段对隔离段挡板开度进行分时调整，预先升高挡板开度避免了瞬时炉压冲顶造成热吹扫无法停止的问题，挡板开度和炉压联锁反馈控制缩短了炉压回复所需时间，整个吹扫过程稳定性、安全系数高，吹扫效率高，本发明的具体步骤如下所述：

1.一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，其特征在于：

1)各炉段对应的紧急吹扫氮气管路设置有气关型气动调节阀对吹扫管路进行控制；

2)预设各炉段吹扫启动条件如下：每一炉段设定炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2，且X2<X1，当炉压下降至上限阈值X1时，触发慢启动吹扫模式，若炉压继续下降至下限阈值X2，切换至快启动吹扫模式；

3)如步骤2）所述的炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2的取值方法为：机组正常生产时某炉段炉压设定值为P，则X1=K1*P，其中k1取值为0.7～0.85，而X2=K2*P，其中k2取值为0.5～0.7；

4)如步骤2）所述的慢启动吹扫模式和快启动吹扫模式是通过控制紧急吹扫氮气管路上设置的气关型气动调节阀动作来实现的，其具体如下：慢启动吹扫模式下，通过控制信号减小气关型气动调节阀的压力使阀门打开，输入紧急吹扫氮气，而切换至快启动吹扫模式时，将切断气动调节阀的控制气源，使阀门在极短时间内由于失去控制气源而完全打开，加大氮气投入；

此处设计目的在于，慢启动吹扫模式下为逐步投入紧急吹扫氮气。避免阀门直接全开造成炉压冲顶。而快启动吹扫模式下由于采用了电气联锁程序切断紧急吹扫氮气管路上的气动调节阀的气源，使阀门极短时间内完全打开，补充更多氮气投入，恢复炉压。

5)如步骤2）所述的慢启动吹扫模式触发时，电气联锁程序接收到慢启动吹扫模式信号，电气联锁程序自动控制炉区靠近退火炉入口一侧的隔离段烟道挡板在当前时刻开度W的基础上增加一定的开幅达到开度W1，并保持W1的开度持续30秒，避免大量氮气通入时的炉压瞬间冲顶；

6)如步骤5）所述的慢启动吹扫模式触发时所增加一定开幅的开度W1=W*（1+F_E/F_N），式中：

W1：慢启动后隔离段挡板增加后需达到开度；

W:检测的慢启动时刻隔离段挡板的开度；

F_E：各炉段紧急吹扫氮气管路设计最大流量；

F_N：各炉段常用氮气流量；

7)各隔离段烟道挡板保持开度W1并持续30秒时间结束后，各隔离段的烟道挡板和炉压检测值进行反馈联锁控制直至炉压实际值恢复至生产设定值；

8）停止投入紧急吹扫氮气，保持常用氮气投入，根据后续生产安排，若继续生产，则进行炉温和保护气体的调整，若停机处理故障，则至炉内氢气，氧气含量降低到安全范围内，降温停机，至此连续退火炉的热吹扫步骤结束。

根据本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，步骤3）中所述的K1、K2的取值和炉区内氢气含量有关，对于氢气含量高的炉区，为了确保安全性，K1、K2的取值较高，使得慢、快启动吹扫模式所对应的触发条件-炉压较高。

根据本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，所述的步骤5）和步骤7）中的隔离段烟道挡板均指各炉段靠近退火炉入口一侧的隔离段烟道挡板。

使用本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法获得了如下有益效果：

1.本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法对吹扫的启动条件按照炉压下降的不同程度进行设置，下降程度小，通入吹扫氮气速度慢，下降程度大，通入吹扫氮气速度快，降低了吹扫过程氮气消耗，缩短了恢复生产所需时间，提高机组产能。

2.本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法在吹扫启动时，预增大隔离段烟道挡板开度值，有效释放炉压，避免了大量吹扫氮气通入后的炉压瞬时冲顶造成热吹扫无法继续进行的问题，降低了劳动强度，提高了生产过程的安全性。

3.本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法在吹扫持续阶段，隔离段烟道挡板和炉压的反馈联锁控制，缩短了吹扫结束后炉压恢复正常所用时间，提高了吹扫效率。

附图说明

图1为本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法的具体控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的做进一步的描述。

如图1所示，一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，其具体方案如下所述：

1)各炉段对应的紧急吹扫氮气管路设置有气关型气动调节阀对吹扫管路进行控制；

2)预设各炉段吹扫启动条件如下：每一炉段设定炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2，且X2<X1，当炉压下降至上限阈值X1时，触发慢启动吹扫模式，若炉压继续下降至下限阈值X2，切换至快启动吹扫模式；

3)如步骤2）所述的炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2的取值方法为：机组正常生产时某炉段炉压设定值为P，则X1=K1*P，其中k1取值为0.7～0.85，而X2=K2*P，其中k2取值为0.5～0.7；

4)如步骤2）所述的慢启动吹扫模式和快启动吹扫模式是通过控制紧急吹扫氮气管路上设置的气关型气动调节阀动作来实现的，其具体如下：慢启动吹扫模式下，通过控制信号减小气关型气动调节阀的压力使阀门打开，输入紧急吹扫氮气，而切换至快启动吹扫模式时，将切断气动调节阀的控制气源，使阀门在极短时间内由于失去控制气源而完全打开，加大氮气投入；

此处设计目的在于，慢启动吹扫模式下为逐步投入紧急吹扫氮气。避免阀门直接全开造成炉压冲顶。而快启动吹扫模式下由于采用了电气联锁程序切断紧急吹扫氮气管路上的气动调节阀的气源，使阀门极短时间内完全打开，补充更多氮气投入，恢复炉压。

5)如步骤2）所述的慢启动吹扫模式触发时，电气联锁程序接收到慢启动吹扫模式信号，电气联锁程序自动控制炉区靠近退火炉入口一侧的隔离段烟道挡板在当前时刻开度W的基础上增加一定的开幅达到开度W1，并保持W1的开度持续30秒，避免大量氮气通入时的炉压瞬间冲顶；

6)如步骤5）所述的慢启动吹扫模式触发时所增加一定开幅的开度W1=W*（1+F_E/F_N），式中：

W1：慢启动后隔离段挡板增加后需达到开度；

W:检测的慢启动时刻隔离段挡板的开度；

F_E：各炉段紧急吹扫氮气管路设计最大流量；

F_N：各炉段常用氮气流量；

7)各隔离段烟道挡板保持开度W1并持续30秒时间结束后，各隔离段的烟道挡板和炉压检测值进行反馈联锁控制直至炉压实际值恢复至生产设定值；

8）停止投入紧急吹扫氮气，保持常用氮气投入，根据后续生产安排，若继续生产，则进行炉温和保护气体的调整，若停机处理故障，则至炉内氢气，氧气含量降低到安全范围内，降温停机，至此连续退火炉的热吹扫步骤结束。

根据本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，步骤3）中所述的K1、K2的取值和炉区内氢气含量有关，对于氢气含量高的炉区，为了确保安全性，K1、K2的取值较高，使得慢、快启动吹扫模式所对应的触发条件-炉压较高。

根据本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，所述的步骤5）和步骤7）中的隔离段烟道挡板均指各炉段靠近退火炉入口一侧的隔离段烟道挡板。

实施例

本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法在某连退机组退火炉上实施，以其热吹扫过程为例：

该退火炉的炉段结构和产品工艺要求的各炉段炉压值如下所示:

表1各炉段炉压值、吹扫气体含量及流量表

1.各炉段对应的紧急吹扫氮气管路设置有气关型气动调节阀对吹扫管路进行控制；

2.预设各炉段吹扫启动条件如下：每一炉段设定炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2，且X2<X1，当炉压下降至上限阈值X1时，触发慢启动吹扫模式，若炉压继续下降至下限阈值X2，切换至快启动吹扫模式；

3.如表1所示，加热段和1#均热段的氢气含量较高，故K1取值为0.8，K2取值为0.65，吹扫启动炉压上限阈值：X1=K1*P=0.8*80=64Pa，炉压下限阈值X2=K2*P=0.65*80=52Pa；式中P为加热段和1#均热段正常生产炉压设定值80Pa；

2#均热段的氢气含量较低，K1取值为0.7，K2取值为0.5，吹扫启动炉压上限阈值：X1=K1*P=0.7*85=59.5Pa，炉压下限阈值X2=K2*P=0.5*85=42.5Pa；式中P为2#均热段正常生产炉压设定值85Pa；

4.正常生产，如果发生由于带钢板形不良造成炉内断带事故，此时加热段和1#均热段的炉压开始下降，下降至64Pa，触发慢启动吹扫模式，此时通过电气联锁程序控制信号减小加热段和1#均热段的紧急吹扫管路上气关型气动调节阀的压力使阀门打开，投入紧急吹扫氮气，之后炉压持续下降至52Pa，此时切换至快启动吹扫模式，自动切断气动调节阀的气源，使阀门极短时间内全开，加大氮气投入进行热吹扫。

同时，2#均热段的炉压也开始下降，下降至59.5Pa，触发慢启动吹扫模式，此时通过电气联锁程序控制信号减小2#均热段的紧急吹扫管路上气关型气动调节阀的压力使阀门打开，投入紧急吹扫氮气，之后炉压并未下降到下降阈值42.5Pa，而是逐渐回升，因此2#均热段的快启动吹扫模式未触发，仅采用慢启动吹扫模式进行热吹扫。

5.慢启动吹扫触发的同时，电气联锁程序自动控制各炉段靠退火炉入口一侧隔离段或入口密封的烟道挡板在检测的当前时刻开度W的基础上增加一定的开幅达到开度W1，并保持W1的开度持续30秒，避免大量氮气通入时的炉压瞬间冲顶。在实施例中，具体为：

根据W1=W*（1+F_E/F_N），(式中：W1：慢启动后隔离段挡板增加后达到开度；W:检测的慢启动时刻隔离段挡板的开度；F_E：各炉段紧急吹扫氮气管路设计最大流量；F_N：各炉段常用氮气流量)

对于加热段和1#均热段，检测到热吹扫启动时刻入口密封挡板的开度W=20%，该段设计的紧急吹扫氮气最大流量F_E=200m³/h，正常生产氮气流量F_N=800m³/h，则W1=20%*（1+200/800）=25%，电气程序自动控制入口密封烟道挡板开度增加到25%，并保持25%的开度持续30秒。

对于2#均热段，检测到热吹扫启动时刻1#隔离段烟道挡板的开度W=30%，该段设计的紧急吹扫氮气最大流量F_E=150m³/h，正常生产氮气流量F_N=500m³/h，则W1=30%*（1+150/500）=39%，电气程序自动控制入口密封烟道挡板开度增加到39%，并保持39%的开度持续30秒。

6.烟道挡板保持30秒后，入口密封和1#隔离段的烟道挡板和炉压进行反馈联锁控制直至炉压恢复正常的生产设定值；

7.炉压恢复后，机组停机处理断带故障，停止投入紧急吹扫氮气，保持常用氮气的投入，直至炉内氢气，氧气含量降低到1%以下，降温停机，至此连续退火炉的热吹扫步骤结束。

本发明的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法对吹扫的启动条件按照炉压下降的不同程度进行设置，下降程度小，通入吹扫氮气速度慢，下降程度大，通入吹扫氮气速度快，降低了吹扫过程氮气消耗，缩短了恢复生产所需时间，提高机组产能。本发明在吹扫启动时，预增大隔离段烟道挡板开度值，有效释放炉压，避免了大量吹扫氮气通入后的炉压瞬时冲顶造成热吹扫无法继续进行的问题，降低了劳动强度，提高了生产过程的安全性。且本发明在吹扫持续阶段，隔离段烟道挡板和炉压的反馈联锁控制，缩短了吹扫结束后炉压恢复正常所用时间，提高了吹扫效率。本发明适用于各种冷轧带钢的连续退火炉机组的热吹扫控制领域。

Claims (3)

1.一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，其特征在于：

1)各炉段对应的紧急吹扫氮气管路设置有气关型气动调节阀对吹扫管路进行控制；

2)预设各炉段吹扫启动条件如下：每一炉段设定炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2，且X2<X1，当炉压下降至上限阈值X1时，触发慢启动吹扫模式，若炉压继续下降至下限阈值X2，切换至快启动吹扫模式；

3)如步骤2）所述的炉压上限阈值X1、炉压下限阈值X2的取值方法为：机组正常生产时某炉段炉压设定值为P，则X1=K1*P，其中k1取值为0.7～0.85，而X2=K2*P，其中k2取值为0.5～0.7；

4)如步骤2）所述的慢启动吹扫模式和快启动吹扫模式是通过控制紧急吹扫氮气管路上设置的气关型气动调节阀动作来实现的，其具体如下：慢启动吹扫模式下，通过控制信号减小气关型气动调节阀的压力使阀门打开，输入紧急吹扫氮气，而切换至快启动吹扫模式时，将切断气动调节阀的控制气源，使阀门在极短时间内由于失去控制气源而完全打开，加大氮气投入；

5)如步骤2）所述的慢启动吹扫模式触发时，电气联锁程序接收到慢启动吹扫模式信号，电气联锁程序自动控制炉区靠近退火炉入口一侧的隔离段烟道挡板在当前时刻开度W的基础上增加一定的开幅达到开度W1，并保持W1的开度持续30秒，避免大量氮气通入时的炉压瞬间冲顶；

6)如步骤5）所述的慢启动吹扫模式触发时所增加一定开幅的开度W1=W*（1+F_E/F_N），式中：

W1：慢启动后隔离段挡板增加后需达到开度；

W:检测的慢启动时刻隔离段挡板的开度；

F_E：各炉段紧急吹扫氮气管路设计最大流量；

F_N：各炉段常用氮气流量；

7)各隔离段烟道挡板保持开度W1并持续30秒时间结束后，各隔离段的烟道挡板和炉压检测值进行反馈联锁控制直至炉压实际值恢复至生产设定值；

8）停止投入紧急吹扫氮气，保持常用氮气投入，根据后续生产安排，若继续生产，则进行炉温和保护气体的调整，若停机处理故障，则至炉内氢气，氧气含量降低到安全范围内，降温停机，至此连续退火炉的热吹扫步骤结束。

2.如权利要求1所述的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，其特征在于，步骤3）中所述的K1、K2的取值和炉区内氢气含量有关，对于氢气含量高的炉区，为了确保安全性，K1、K2的取值较高，使得慢、快启动吹扫模式所对应的触发条件-炉压较高。

3.如权利要求1所述的一种连续退火炉的分级式热吹扫方法，其特征在于，所述的步骤5）和步骤7）中的隔离段烟道挡板均指各炉段靠近退火炉入口一侧的隔离段烟道挡板。