CN104818448B - 分段紊流控制的合金化炉及其控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段紊流控制的合金化炉，包括保温段，保温段的入口和出口均设置有热风管，热风管与热风机连接，热风管上设置有多组与其连通的喷嘴组，每一喷嘴组包括由上至下依次排列的横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴，热风管的入口端为其顶端。本发明提出的合金化炉，通过设置多个横向喷嘴将保温段分隔成多个小段，设置斜下喷嘴和斜上喷嘴起到产生空气紊流的目的，这样每一小段空气达到均匀一致，同时热空气向上的烟囱效应因为保温段分隔成了不同小段及紊流效应得到了强力的抑制，使得热空气极少进入冷却段。

Description

分段紊流控制的合金化炉及其控温方法

技术领域

本发明涉及热处理设备技术领域，尤其涉及一种分段紊流控制的合金化炉及其控温方法。

背景技术

合金化炉是热镀锌汽车外板生产的关键设备，钢带从锌锅中镀锌出来后，通过气刀控制镀锌层厚度，进入合金化炉对镀锌层进行合金化处理，达到提高镀锌层抗粉化的能力。在合金化炉中钢带进入加热段按照预定的温度曲线升温至500-550℃，再进入保温段恒温一段时间，随后冷却生成需要的锌铁合金相。实际使用中在保温段由于烟囱效应，热空气会进入冷却段，降低冷却工艺段的冷却效果，同时保温段出口温度仅有380-420℃，极大的影响了合金化层的生成，降低了合金化镀锌板的冲压涂装性能和耐腐蚀性能。

冷轧带钢通过锌鼻子进入锌锅，被锌锅里的熔融锌液镀上一层薄薄的锌层，钢带在空气中自然冷却，在锌液处于半凝固状态时，通过气刀的作用去掉多余的锌液，控制锌层使其厚度保持一致。镀锌后的冷轧板往往需要进行合金化处理，提高镀锌板的附着力和抗粉化能力，根据合金化工艺的要求，往往采用先高温再低温的处理工艺，镀锌板在合金化炉中先被加热至500℃左右，在进入保温段保温一段时间，保温段通常分为2-3段，用以提高保温段的温度均匀性，同时通过缩短各保温段的长度减少保温段至冷却段的烟囱效应，提升保温段的温度，减少对冷却段的影响，镀锌板随后进入冷却段冷却，获得需要的合金化组织，合金化的镀锌板进入下一工艺段进行后处理。

目前的合金化处理存在以下缺点，合金化保温段分割成2-3段虽然能够抑制保温段的烟囱效应，但是热量损失也相应的增大了，每段保温段长度减少，烟囱效应依然存在，保温段的末端温度明显偏低，极大的影响了合金化金相组织的生成，专利201310372122.9提出采用气封的装置减少烟囱效应，但仍然存在保温段下面温度高，上面温度低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种分段紊流控制的合金化炉及其控温方法，旨在减少烟囱效应，同时提高温度的均匀性。

为实现上述目的，本发明提供一种分段紊流控制的合金化炉，包括保温段，所述保温段的入口和出口均设置有热风管，所述热风管与热风机连接，所述热风管上设置有多组与其连通的喷嘴组，每一所述喷嘴组包括由上至下依次排列的横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴，所述热风管的入口端为其顶端。

优选地，所述保温段的入口和出口均设置有两根所述热风管，两根所述热风管相对设置于所述保温段的入口，两根所述热风管相对设置于所述保温段的出口。

优选地，多个所述喷嘴组在所述热风管的高度方向均匀分布。

优选地，所述横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴之间的间距相同。

优选地，所述横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴之间的间距为100~150mm。

优选地，所述斜下喷嘴的轴线与水平方向的夹角为10°~20°，所述斜上喷嘴的轴线与水平方向的夹角为10°~20°。

优选地，在所述保温段的上部还有翻转式的密封挡板。

优选地，所述热风管的长度为11500~12000mm，直径为80~120mm，所述喷嘴组的喷口距离钢带200-300mm。

优选地，所述分段紊流控制的合金化炉还包括位于所述热风管中部一侧的温度传感器、以及与所述温度传感器电连接的控制器，该控制器还与所述热风机电连接。

本发明进一步提出一种基于上述的分段紊流控制的合金化炉的控温方法，包括以下步骤：

获取保温段出口的温度；

当获取到的保温段出口的温度低于第一预设温度时，每间隔第一预设时间提高保温段出口热风管的风量，直至保温段出口温度高于第一预设温度；

当获取到的保温段出口的温度高于第二预设温度时，每间隔第二预设时间降低保温段出口热风管的风量，直至保温段出口温度低于第二预设温度。

本发明提出的合金化炉，通过设置多个横向喷嘴将保温段分隔成多个小段，设置斜下喷嘴和斜上喷嘴起到产生空气紊流的目的，这样每一小段空气达到均匀一致，同时热空气向上的烟囱效应因为保温段分隔成了不同小段及紊流效应得到了强力的抑制，使得热空气极少进入冷却段。同时，热风管采用热空气从上往下的方式注入，从而保证上部喷嘴的压力大于下部喷嘴，起到了良好的分隔阻断作用。

附图说明

图1为热镀锌板合金化工艺布置图；

图2为本发明分段紊流控制的合金化炉优选实施例的结构示意图。

图中，1-钢带，2-沉没辊，3-稳定辊，4-气刀，5-加热段，6-保温段，6.1-横向喷嘴，6.2-斜下喷嘴，6.3-斜上喷嘴， 7-电阻丝，8-冷却段，9-转向辊，10-热风机10，11-控制器，12-密封挡板，13-温度传感器，14-热风管。

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。

参照图2，图2为本发明分段紊流控制的合金化炉优选实施例的结构示意图。

本优选实施例中，分段紊流控制的合金化炉，包括保温段6，保温段6的入口和出口均设置有热风管14，热风管14与热风机10连接（每一热风管14设置一个热风机10），热风管14上设置有多组与其连通的喷嘴组，每一喷嘴组包括由上至下依次排列的横向喷嘴6.1、斜下喷嘴6.2以及斜上喷嘴6.3，热风管14的入口端为其顶端（即热风管采用从上往下的方式注入热空气）。

保温段6的入口和出口均设置有两根热风管14，两根热风管14相对设置于保温段6的入口，两根热风管14相对设置于保温段6的出口。热风管14的长度为11500~12000mm，直径为80~120mm，喷嘴组的喷口距离钢带1200-300mm。热风管14采用耐热钢材质。

多个喷嘴组在热风管14的高度方向均匀分布。横向喷嘴6.1、斜下喷嘴6.2以及斜上喷嘴6.3之间的间距相同。横向喷嘴6.1、斜下喷嘴6.2以及斜上喷嘴6.3之间的间距为100~150mm。在热风管14上依次间隔放置多个喷嘴，喷嘴朝向各不相同，从上至下依次排列分别为横向喷嘴6.1，斜下喷嘴6.2、斜上喷嘴6.3，之后再循环布置，这样布置的目的在于可以在不破坏炉体的情况下把合金化炉保温段6分隔成不同的小段，每段中气流流向不同产生紊流，扰乱保温段6内部的烟囱效应，使得保温段6内温度均匀一致，从而保证合金化组织的生成。

合金化炉的保温段结构见图2，在保温段6中安装有电阻丝7。具体地，本实施例中，斜下喷嘴6.2的轴线与水平方向的夹角为10°~20°，斜上喷嘴6.3的轴线与水平方向的夹角为10°~20°，此时，可使合金化炉保温段6内的温度更均匀。横向喷嘴6.1与水平方向夹角为0°。

进一步地，在保温段6的上部还有翻转式的密封挡板12，以进一步减少保温段6的烟囱效应。

进一步地，本合金化炉还包括位于热风管14中部一侧的温度传感器13。本合金化炉还包括与温度传感器13电连接的控制器11（控制器11为PLC），该控制器11还与热风机10电连接。每根热风管14通过热风机10向保温段6鼓入热风，温度传感器13的数据通过数据线传至控制器11，控制器11通过控制电缆调整热风机10的运行功率，达到控制风量的目的，考虑到合金化炉的长度达到26000mm，采取两段热风管14的形式，风管入口风量流速控制在20~30m/s。

参照图1，合金化镀锌板的生产工艺流程为：钢带1通过锌鼻子进入锌锅中，熔融状态的锌附着在钢带1表面形成镀锌层，通过沉没辊2转向向上，稳定辊3对钢带1的振动进行消除，钢带1继续向上，通过气刀4吹掉多余的镀锌层，控制镀锌层的厚度，热镀锌钢带1再经过合金化炉进行合金化处理，依次经过加热段5、保温段6、冷却段8，达到生成锌铁合金金相组织的目的，合金化镀锌板通过转向辊9进入下一工艺阶段。

本实施例提出的合金化炉，通过设置多个横向喷嘴6.1将保温段6分隔成多个小段，设置斜下喷嘴6.2和斜上喷嘴6.3起到产生空气紊流的目的，这样每一小段空气达到均匀一致，同时热空气向上的烟囱效应因为保温段6分隔成了不同小段及紊流效应得到了强力的抑制，使得热空气极少进入冷却段8。同时，热风管14采用热空气从上往下的方式注入，从而保证上部喷嘴的压力大于下部喷嘴，起到了良好的分隔阻断作用。现有的合金化炉，其保温段的入口温度为500-550℃，出口温度380-420℃，保温段的温度极不均匀。采用本实施例提出的合金化炉，其保温段6的入口和出口温度可稳定在500-550℃之间，大大提高了温度的均匀性，从而有利于钢带的合金化层的生成，进而提高合金化镀锌板的附着力和抗粉化能力，提升合金化板的表面质量。

本发明进一步提出一种分段紊流控制的合金化炉的控温方法。

本优选实施例中，一种基于上述实施例的分段紊流控制的合金化炉的控温方法，包括以下步骤：

获取保温段出口的温度；

当获取到的保温段出口的温度低于第一预设温度（如500℃）时，每间隔第一预设时间（如3-5分钟）提高保温段出口热风管的风量，直至保温段出口温度高于第一预设温度；

当获取到的保温段出口的温度高于第二预设温度（如550℃）时，每间隔第二预设时间（如每隔3-5分钟）降低保温段出口热风管的风量，直至保温段出口温度低于第二预设温度。

本实施例在此给出一具体调整方法：当保温段出口处温度低于500℃时，增加热风机的风量，每隔3-5分钟调节一次，每次调节3-5m/s，风量调节范围20-30m/s之间，若保温段出口温度过高，高于550℃，则降低出口段的风量且每隔3-5分钟调节一次，调节规则与上相同，当然此处是仅考虑保温段入口温度合乎工艺要求的前提下。

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 (8)

1.一种分段紊流控制的合金化炉，包括保温段，其特征在于，所述保温段的入口和出口均设置有热风管，所述热风管与热风机连接，所述热风管上设置有多组与其连通的喷嘴组，每一所述喷嘴组包括由上至下依次排列的横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴，所述热风管的入口端为其顶端；所述保温段的入口和出口均设置有两根所述热风管，两根所述热风管相对设置于所述保温段的入口，两根所述热风管相对设置于所述保温段的出口；所述分段紊流控制的合金化炉还包括位于所述热风管中部一侧的温度传感器、以及与所述温度传感器电连接的控制器，该控制器还与所述热风机电连接。

2.如权利要求1所述的分段紊流控制的合金化炉，其特征在于，多个所述喷嘴组在所述热风管的高度方向均匀分布。

3.如权利要求2所述的分段紊流控制的合金化炉，其特征在于，所述横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴之间的间距相同。

4.如权利要求3所述的分段紊流控制的合金化炉，其特征在于，所述横向喷嘴、斜下喷嘴以及斜上喷嘴之间的间距为100~150mm。

5.如权利要求1所述的分段紊流控制的合金化炉，其特征在于，所述斜下喷嘴的轴线与水平方向的夹角为10°~20°，所述斜上喷嘴的轴线与水平方向的夹角为10°~20°。

6.如权利要求1所述的分段紊流控制的合金化炉，其特征在于，在所述保温段的上部还有翻转式的密封挡板。

7.如权利要求1所述的分段紊流控制的合金化炉，其特征在于，所述热风管的长度为11500~12000mm，直径为80~120mm，所述喷嘴组的喷口距离钢带200-300mm。

8.一种基于权利要求1至7中任意一项所述的分段紊流控制的合金化炉的控温方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取保温段出口的温度；

当获取到的保温段出口的温度低于第一预设温度时，每间隔第一预设时间提高保温段出口热风管的风量，直至保温段出口温度高于第一预设温度；

当获取到的保温段出口的温度高于第二预设温度时，每间隔第二预设时间降低保温段出口热风管的风量，直至保温段出口温度低于第二预设温度。