CN104674150A - 用于热镀锌带钢镀后冷却的设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，包括气雾冷却喷箱装置、气冷喷箱供风系统、排雾系统、气雾冷却压缩空气系统以及气雾冷却供水系统，其中，气雾冷却喷箱装置包括壳体、安装于壳体的腔室中的气冷喷箱和气雾冷却喷管，气冷喷箱供风系统与气冷喷箱的进风口通过管道连通，气雾冷却压缩空气系统与气雾冷却喷管的进气口通过管道密封连通以向其供应空气，气雾冷却供水系统与气雾冷却喷管的进水口通过管道密封连通，排雾系统与壳体的排雾口连通以将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。本发明在不增加冷却设备高度的前提下提高带钢的冷却速率。

Description

用于热镀锌带钢镀后冷却的设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，尤其涉及一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备及其控制方法。

背景技术

钢材的防腐问题，在整个国民经济中具有重要的经济意义。目前，热镀锌是应用最广泛的金属防锈方法。常用的热镀锌方法包括森吉米尔法、改良森吉米尔法、全辐射美钢联法、萨拉斯法和莎伦法。

热镀后的冷却是热镀锌过程重要的工序之一，包括均热炉至冷却塔第一转向辊之间的冷却（冷却塔上行冷却）、塔顶水平段冷却、冷却塔下行冷却以及淬水槽冷却四个阶段，其中冷却塔第一转向辊之间的冷却，一方面为了阻止Fe与Zn之间的热扩散，保证镀层韧性，另一方面为了在接触冷却塔第一转向辊之前将镀层冷却至300℃以下，避免损伤锌层。该阶段的冷却，普遍采用气体喷吹进行强制冷却。

但是，目前采用气体喷吹强制冷却方法主要存在以下问题：

1）气体强制喷吹冷却速率较低，相同冷却工艺条件下，要提高气体强制喷吹冷却速率，则所需要的冷却设备长，冷却塔高度高，使机组一次性投资高；

2）气体喷吹强制冷却方法其冷却速率提高受到多方面因素限制而难以提高，如使用增加气流速度提高冷却速率方法，此时大幅增加风机功率，增加投资运行成本，而且还会引起带钢抖动和跑偏等问题，严重影响正常生产。

综上，因气体喷吹强制冷却装置存在冷却速率较低以及提高受限等问题，从而制约了新钢种的生产及新工艺的采用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备及其控制方法，旨在不增加冷却设备高度的前提下提高带钢的冷却速率。

为实现上述目的，本发明提供一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，包括气雾冷却喷箱装置、气冷喷箱供风系统、排雾系统、气雾冷却压缩空气系统以及气雾冷却供水系统，其中，所述气雾冷却喷箱装置包括壳体、安装于所述壳体的腔室中的气冷喷箱和气雾冷却喷管，所述壳体上设有与其腔室连通的入口、出口以及排雾口，所述入口与所述出口之间的腔室为带钢运行轨道，所述气冷喷箱供风系统与所述气冷喷箱的进风口通过管道连通，所述气雾冷却压缩空气系统与所述气雾冷却喷管的进气口通过管道密封连通以向其供应空气，所述气雾冷却供水系统与所述气雾冷却喷管的进水口通过管道密封连通，所述排雾系统与所述壳体的排雾口连通以将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。

优选地，所述用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还包括气刀供风系统，所述壳体的腔室中还安装有用于吹扫带钢表面冷却水的气刀，该气刀位于所述气冷喷箱和气雾冷却喷管的下方，所述气刀供风系统与所述气刀通过管道连通。

优选地，所述用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还包括位于所述气刀下方、用于承接所述气刀吹扫下来的水雾的底部密封装置。

优选地，所述用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还包括位于所述气刀上方、用于排除由所述气刀喷出并经带钢反弹后气雾的气刀排雾装置，该气刀排雾装置包括集管以及与该集管连通的多个支管，其中，所述支管上设有排雾吸风口，所述集管通过管道与所述排雾系统连通。

优选地，所述气冷喷箱和气雾冷却喷管在所述壳体的腔室中在带钢运行轨道两侧均设置有多个。

优选地，多个所述气冷喷箱和气雾冷却喷管交错布置。

优选地，所述气冷喷箱供风系统包括与所述气冷喷箱的进风口连通的第一供风管道以及依次安装于所述第一供风管道上的第一鼓风机、第一消声器和第一过滤器；所述气刀供风系统包括与所述气刀的进风口连通的第二供风管道以及依次安装于所述第二供风管道上的第二鼓风机、第二消声器和第二过滤器。

优选地，所述排雾系统包括排雾管道以及依次安装于所述排雾管道上的气水分离器、排雾风机和排废烟囱。

优选地，所述气雾冷却压缩空气系统包括压缩空气集管、与该压缩空气集管连通的气雾喷管前压缩空气管道，以及安装于所述气雾喷管前压缩空气管道上的第一自动切断阀和第一手动调节阀；所述气雾冷却供水系统包括冷却水集管、与该冷却水集管连通的气雾喷管前冷却水管道，以及安装于所述气雾喷管前冷却水管道上的第二自动切断阀和第二手动调节阀。

本发明进一步提出一种基于上述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备的控制方法，包括：

对于冷却速率要求低的工况，采用单纯气冷方式，带钢自下而上穿过壳体，气冷喷箱供风系统向气冷喷箱提供气体以向带钢喷吹气体，排雾系统将由所述气冷喷箱喷出的与带钢换热的气体排出；

对于冷却速率要求中等的工况，采用单纯气雾冷却方式，带钢自下而上穿过壳体，气雾冷却压缩空气系统和气雾冷却供水系统分别向气雾冷却喷管提供雾化用压缩空气和冷却水，所述气雾冷却喷管将冷却水雾化成微细颗粒后喷吹带钢，所述排雾系统将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出；

对于冷却速率要求高的工况，采用气冷加气雾冷却方式，带钢自下而上穿过壳体，所述气冷喷箱供风系统向所述气冷喷箱提供气体以向带钢喷吹气体，所述气雾冷却压缩空气系统和气雾冷却供水系统分别向所述气雾冷却喷管提供雾化用压缩空气和冷却水，所述气雾冷却喷管将冷却水雾化成微细颗粒后喷向带钢，所述排雾系统将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。

本发明提出的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，在不增加冷却设备高度的前提下，通过设置气冷喷箱和气雾冷却喷管配合使用，对于冷却速率要求高的工况，可采用气体喷吹加气雾冷却的方式，使带钢表面换热系数大幅提高，冷却速率最高可达现有设备的十倍，从而使新钢种的生产及新工艺的采用提供了条件。同时，因本设备在冷却速率要求高的工况可采用气体喷吹加气雾冷却的方式，相对于现有技术中单纯的提高风机鼓风量的方式，可有效地避免提高风机鼓风量而引起的带钢抖动以及跑偏等问题。另外，本用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还提供了气体喷吹和气雾冷却两种冷却方法，使本设备可适用于多种工况，不仅提高了设备的通用性，同时还可降低设备的运行成本。

附图说明

图1为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备优选实施例的结构示意图；

图2为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备中气雾冷却喷箱装置的俯视结构示意图；

图3为图2所示的气雾冷却喷箱装置A-A方向的剖视结构示意图；

图4为图3所示的B处细节放大结构示意图；

图5为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备中气冷喷箱的结构示意图；

图6为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备中气雾冷却喷管的结构示意图；

图7为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备中气刀排雾装置的结构示意图；

图8为图7所示的气刀排雾装置的俯视结构示意图。

图中，10-带钢，20-气雾冷却喷箱装置，21-壳体，211-入口，212-出口，213-排雾口，22-气冷喷箱，221-喷口，23-气雾冷却喷管，24-气刀，25-底部密封装置，26-气刀排雾装置，261-集管，262-支管，263-排雾吸风口，30-气冷喷箱供风系统，31-第一供风管道，32-第一鼓风机，33-第一消声器，34-第一过滤器，40-排雾系统，41-排雾管道，42-气水分离器，43-排雾风机，44-排废烟囱，45-排雾风机前管道，50-气雾冷却压缩空气系统，51-压缩空气集管，52-气雾喷管前压缩空气管道，53-第一自动切断阀，54-第一手动调节阀，60-气雾冷却供水系统，61-冷却水集管，62-气雾喷管前冷却水管道，63-第二自动切断阀，64-第二手动调节阀，70-气刀供风系统，71-第二供风管道，72-第二鼓风机，73-第二消声器，74-第二过滤器。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1至图3，图1为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备优选实施例的结构示意图；图2为本发明用于热镀锌带钢镀后冷却的设备中气雾冷却喷箱装置的俯视结构示意图；图3为图2所示的气雾冷却喷箱装置A-A方向的剖视结构示意图。

本优选实施例中，一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，包括气雾冷却喷箱装置20、气冷喷箱供风系统30、排雾系统40、气雾冷却压缩空气系统50以及气雾冷却供水系统60，其中，气雾冷却喷箱装置20包括壳体21、安装于壳体21的腔室中的气冷喷箱22和气雾冷却喷管23，壳体21上设有与其腔室连通的入口211、出口212以及排雾口213，入口211与出口212之间的腔室为带钢运行轨道，气冷喷箱供风系统30与气冷喷箱22的进风口通过管道连通，气雾冷却压缩空气系统50与气雾冷却喷管23的进气口通过管道密封连通以向其供应空气，气雾冷却供水系统60与气雾冷却喷管23的进水口通过管道密封连通，排雾系统40与壳体21的排雾口213连通以将带钢10冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。

结合参照图2和图3，壳体21是一个由型钢和钢板围成的密闭空间，在其底部和顶部分别设有入口211和出口212，以供带钢10通过。整个气雾冷却喷箱装置20安装在镀后冷却塔某一平台上，带钢10在冷却时自下而上穿过气雾冷却喷箱装置20。

结合参照图4和图5，气冷喷箱22为钢板焊接而成的箱体结构，在箱体的一端设有进风口，箱体面向带钢运行轨道的一侧开有若干数量有序排列的喷口221，气冷喷箱供风系统30提供的冷却风经进风口进入气冷喷箱22内通过其喷口221喷出，从而对带钢10进行冷却。结合参照图4和图6，气雾冷却喷管23为套管式气雾喷管结构，气雾冷却喷管23根据带钢10的冷却需要安装若干数量的双介质喷嘴，气雾冷却压缩空气系统50提供的压缩空气和气雾冷却供水系统60提供的冷却水在气雾冷却喷管23内混合雾化后，经其喷嘴喷出，从而对带钢10进行冷却。

进一步地，结合参照图3和图4，本用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还包括气刀供风系统70，壳体21的腔室中还安装有用于吹扫带钢10表面冷却水的气刀24，该气刀24位于气冷喷箱22和气雾冷却喷管23的下方，气刀供风系统70与气刀24通过管道连通。通过设置气刀24，从而对带钢10表面冷却水进行有效去除。本实施例中，气刀24由两套缝隙喷管组成，两套缝隙喷管在带钢运行轨道对称布置，缝隙喷管的气体射流方向与带钢10运行方向呈一定角度，用以吹扫带钢10表面的冷却水，避免带钢10带出的冷却水影响下游设备。

进一步地，结合参照图3和图4，本用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还包括位于气刀24下方、用于承接气刀24吹扫下来的水雾的底部密封装置25，从而防止冷却水重新回到带钢10表面。

进一步地，结合参照图3、图7和图8，本用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还包括位于气刀24上方、用于排除由气刀24喷出并经带钢10反弹后气雾的气刀排雾装置26，该气刀排雾装置26包括集管261以及与该集管261连通的多个支管262，其中，支管262上设有排雾吸风口263，集管261通过管道与排雾系统40（与排雾风机前管道45）连通。

在排雾风机43的作用下，排雾吸风口263将由气刀24喷出并经带钢10反弹后的气体及水雾吸入支管262内，依次经集管261和排雾风机前管道45后，通过排雾风机43排出，以免其对上部的气雾冷却喷管23和气体喷箱22造成影响。

具体地，参照图1，气冷喷箱供风系统30包括与气冷喷箱22的进风口连通的第一供风管道31以及依次安装于第一供风管道31上的第一鼓风机32、第一消声器33和第一过滤器34；气刀供风系统70包括与气刀24的进风口连通的第二供风管道71，以及依次安装于第二供风管道71上的第二鼓风机72、第二消声器73和第二过滤器74。

排雾系统40包括与排雾口213连通的排雾管道41，以及依次安装于排雾管道41上的气水分离器42、排雾风机43和排废烟囱44。气雾冷却压缩空气系统50包括压缩空气集管51、与该压缩空气集管51连通的气雾喷管前压缩空气管道52，以及安装于气雾喷管前压缩空气管道52上的第一自动切断阀53和第一手动调节阀54；气雾冷却供水系统60包括冷却水集管61、与该冷却水集管61连通的气雾喷管前冷却水管道62，以及安装于气雾喷管前冷却水管道62上的第二自动切断阀63和第二手动调节阀64。通过设置第一自动切断阀53和第一手动调节阀54来控制是否对气雾冷却喷管23供给空气，通过设置第二自动切断阀63和第二手动调节阀64来控制是否对气雾冷却喷管23供给冷却水。

气刀排雾装置26将经带钢10反弹后的气体和水雾及时排出，以免其对上部的气雾冷却喷管23和气体喷箱造成影响。

进一步地，参照图3，气冷喷箱22和气雾冷却喷管23在壳体21的腔室中在带钢运行轨道两侧均设置有多个，多个气冷喷箱22和气雾冷却喷管23均匀分布于带钢运行轨道的两侧，从而实现对带钢10的均匀冷却，提高了本设备的冷却效果。

多个气冷喷箱22和气雾冷却喷管23交错布置，即每两气冷喷箱22之间设置一气雾冷却喷管23。

本实施例提出的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备的工作原理如下：对于冷却速率要求低的工况，采用单纯气冷方式，带钢10自下而上穿过壳体21时，气冷喷箱供风系统30向气冷喷箱22提供气体以向带钢10喷吹气体，排雾系统40将由气冷喷箱22喷出的并与带钢10换热后的气体排出，底部密封装置25将气雾冷却喷箱装置20的底端进行密封，防止壳体21内部气体通过入口211进入到上游设备；对于冷却速率要求中等的工况，采用单纯气雾冷却方式，带钢10自下而上穿过壳体21时，气雾冷却压缩空气系统50和气雾冷却供水系统60分别向气雾冷却喷管23提供雾化用压缩空气和冷却水，气雾冷却喷管23将冷却水雾化成微细颗粒后喷吹带钢10，排雾系统40将带钢10冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出，气刀24将带钢10表面的冷却水刮除干净，防止其沿带钢10流入冷却塔上游设备；对于冷却速率要求高的工况，采用气冷加气雾冷却方式，带钢10自下而上穿过壳体21时，气冷喷箱供风系统30向气冷喷箱22提供气体以向带钢10喷吹气体，同时，气雾冷却压缩空气系统50和气雾冷却供水系统60分别向气雾冷却喷管23提供雾化用压缩空气和冷却水，气雾冷却喷管23将冷却水雾化成微细颗粒后喷向带钢10，气刀24将带钢10表面的冷却水刮除干净，防止其沿带钢10流入冷却塔上游设备，排雾系统40将带钢10冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。

本实施例提出的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，在不增加冷却设备高度的前提下，通过设置气冷喷箱22和气雾冷却喷管23配合使用，对于冷却速率要求高的工况，可采用气体喷吹加气雾冷却的方式，使带钢10的表面换热系数（可提高至50~1000w/m2·k）大幅提高，冷却速率最高可达现有设备的十倍，从而为新钢种的生产及新工艺的采用提供了前提条件。同时，因本设备在冷却速率要求高的工况可采用气体喷吹加气雾冷却的方式，相对于现有技术中单纯的提高风机鼓风量的方式，可有效地避免提高风机鼓风量而引起的带钢抖动以及跑偏等问题。另外，本用于热镀锌带钢镀后冷却的设备还提供了气体喷吹和气雾冷却两种冷却方法，使本设备可适用于多种工况，不仅提高了设备的通用性，同时还可降低设备的运行成本。

 本发明进一步提出一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备的控制方法。

本优选实施例中，一种基于上述实施例的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备的控制方法，包括：

对于冷却速率要求低的工况，采用单纯气冷方式，带钢自下而上穿过壳体，气冷喷箱供风系统向气冷喷箱提供气体以向带钢喷吹气体，排雾系统将由所述气冷喷箱喷出的与带钢换热的气体排出；

对于冷却速率要求中等的工况，采用单纯气雾冷却方式，带钢自下而上穿过壳体，气雾冷却压缩空气系统和气雾冷却供水系统分别向气雾冷却喷管提供雾化用压缩空气和冷却水，所述气雾冷却喷管将冷却水雾化成微细颗粒后喷吹带钢，所述排雾系统将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出；

对于冷却速率要求高的工况，采用气冷加气雾冷却方式，带钢自下而上穿过壳体，所述气冷喷箱供风系统向所述气冷喷箱提供气体以向带钢喷吹气体，所述气雾冷却压缩空气系统和气雾冷却供水系统分别向所述气雾冷却喷管提供雾化用压缩空气和冷却水，所述气雾冷却喷管将冷却水雾化成微细颗粒后喷向带钢，所述排雾系统将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，包括气雾冷却喷箱装置、气冷喷箱供风系统、排雾系统、气雾冷却压缩空气系统以及气雾冷却供水系统，其中，所述气雾冷却喷箱装置包括壳体、安装于所述壳体的腔室中的气冷喷箱和气雾冷却喷管，所述壳体上设有与其腔室连通的入口、出口以及排雾口，所述入口与所述出口之间的腔室为带钢运行轨道，所述气冷喷箱供风系统与所述气冷喷箱的进风口通过管道连通，所述气雾冷却压缩空气系统与所述气雾冷却喷管的进气口通过管道密封连通以向其供应空气，所述气雾冷却供水系统与所述气雾冷却喷管的进水口通过管道密封连通，所述排雾系统与所述壳体的排雾口连通以将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。

2.如权利要求1所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，还包括气刀供风系统，所述壳体的腔室中还安装有用于吹扫带钢表面冷却水的气刀，该气刀位于所述气冷喷箱和气雾冷却喷管的下方，所述气刀供风系统与所述气刀通过管道连通。

3.如权利要求2所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，还包括位于所述气刀下方、用于承接所述气刀吹扫下来的水雾的底部密封装置。

4.如权利要求2所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，还包括位于所述气刀上方、用于排除由所述气刀喷出并经带钢反弹后气雾的气刀排雾装置，该气刀排雾装置包括集管以及与该集管连通的多个支管，其中，所述支管上设有排雾吸风口，所述集管通过管道与所述排雾系统连通。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，所述气冷喷箱和气雾冷却喷管在所述壳体的腔室中在带钢运行轨道两侧均设置有多个。

6.如权利要求5所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，多个所述气冷喷箱和气雾冷却喷管交错布置。

7.如权利要求2所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，所述气冷喷箱供风系统包括与所述气冷喷箱的进风口连通的第一供风管道以及依次安装于所述第一供风管道上的第一鼓风机、第一消声器和第一过滤器；所述气刀供风系统包括与所述气刀的进风口连通的第二供风管道以及依次安装于所述第二供风管道上的第二鼓风机、第二消声器和第二过滤器。

8.如权利要求1所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，所述排雾系统包括排雾管道以及依次安装于所述排雾管道上的气水分离器、排雾风机和排废烟囱。

9.如权利要求2所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备，其特征在于，所述气雾冷却压缩空气系统包括压缩空气集管、与该压缩空气集管连通的气雾喷管前压缩空气管道，以及安装于所述气雾喷管前压缩空气管道上的第一自动切断阀和第一手动调节阀；所述气雾冷却供水系统包括冷却水集管、与该冷却水集管连通的气雾喷管前冷却水管道，以及安装于所述气雾喷管前冷却水管道上的第二自动切断阀和第二手动调节阀。

10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的用于热镀锌带钢镀后冷却的设备的控制方法，其特征在于，包括：

对于冷却速率要求低的工况，采用单纯气冷方式，带钢自下而上穿过壳体，气冷喷箱供风系统向气冷喷箱提供气体以向带钢喷吹气体，排雾系统将由所述气冷喷箱喷出的与带钢换热的气体排出；

对于冷却速率要求中等的工况，采用单纯气雾冷却方式，带钢自下而上穿过壳体，气雾冷却压缩空气系统和气雾冷却供水系统分别向气雾冷却喷管提供雾化用压缩空气和冷却水，所述气雾冷却喷管将冷却水雾化成微细颗粒后喷吹带钢，所述排雾系统将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出；

对于冷却速率要求高的工况，采用气冷加气雾冷却方式，带钢自下而上穿过壳体，所述气冷喷箱供风系统向所述气冷喷箱提供气体以向带钢喷吹气体，所述气雾冷却压缩空气系统和气雾冷却供水系统分别向所述气雾冷却喷管提供雾化用压缩空气和冷却水，所述气雾冷却喷管将冷却水雾化成微细颗粒后喷向带钢，所述排雾系统将带钢冷却过程产生的水蒸气和雾化用的压缩空气排出。