CN106676251B - 一种防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置及方法，属于冷轧连续退火设备及工艺技术领域，用于防止高强钢连续退火过程中炉辊结瘤。其技术方案是：本发明利用带有压力的氮氢混合气体将水蒸气带到退火炉内，露点分析仪检测的均热段露点信号控制潮湿氮氢混合气体的湿度和流量，调节炉内气氛露点，实现露点闭环控制。控制均热段露点在‑20~‑30℃，O2含量控制在≤25ppm。本发明成功解决了高强钢生产过程中连续退火炉内炉辊辊面易出现结瘤的问题，消除了带钢表面亮点缺陷，每批次可连续生产1000吨，产品表面质量达到国内一流，完全满足客户需求，对国内外同类机组高Si、Mn元素系列高强钢的生产具有较强的指导意义。

Description

一种防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种防止高Si、Mn元素系列高强钢连续退火过程中炉辊结瘤的装置及方法，属于冷轧连续退火设备及工艺技术领域。
背景技术
在冷轧连续退火线生产含高Si、Mn元素系列高强钢时，钢材中的Si、Mn元素在带钢表面富集，带钢在退火炉内与炉辊涂层发生机械摩擦，带钢表面各种氧化物颗粒熔融、粘接在炉辊表面形成炉辊结瘤。带钢在高温状态下经过炉辊，辊面结瘤硌伤带钢，形成亮点缺陷，产品表面质量难以满足用户需求。结瘤的影响因素和产生机理极为复杂，有关高强钢连续退火过程中炉辊结瘤控制的研究尚没有报道和文献提及。目前，在生产过程中连续退火线生产高Si、Mn元素系列高强钢约600吨后，退火炉内均热段、均热与缓冷过渡段间炉辊辊面开始出现结瘤现象，且随着高强钢产量的增加，炉辊辊面结瘤逐渐变大，亮点缺陷加重，需要停机开炉处理炉辊，用时约80小时，清理干净后若再次生产高强钢，炉辊结瘤很快又出现，严重影响了机组高强钢的产品质量和生产组织，成为困扰高强钢生产中的难题。因此，如何防止高强钢连续退火过程炉辊结瘤，消除带钢表面亮点缺陷，进而提高高强钢产品质量和产量是技术人员和生产人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置及方法，这种方法可以防止含高Si、Mn元素系列高强钢在连续退火生产过程中炉辊辊面产生结瘤，消除带钢表面亮点缺陷，提高高强钢产品质量和产量，满足客户需求，提高企业的经济效益。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，它包括加湿罐、供水管道、脱盐水罐、干燥氮氢混合气体管道、加湿氮氢混合气体管道、液位计、电感应加热器、温度变送器、露点分析仪和PC机，供水管道一端连接脱盐水罐，供水管道的另一端与加湿罐相连接，一条干燥氮氢混合气体管道通入加湿罐的一侧，加湿罐的另一侧有输出加湿氮氢混合气体的加湿氮氢混合气体管道，另一条干燥氮氢混合气体管道与加湿氮氢混合气体管道相连接，连接后的输气管道通入到退火炉中，液位计和温度变送器安装在加湿罐的外部，电感应加热器安装在加湿罐的内部，露点分析仪安装在退火炉外，液位计、电感应加热器、温度变送器、露点分析仪分别与PC机相连接。
上述防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，所述供水管道上安装有电磁阀，干燥氮氢混合气体管道和加湿氮氢混合气体管道分别安装有气动阀，电磁阀、气动阀分别与PC机相连接。
上述防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，所述加湿罐上还安装有加压泵，加压泵安装在加湿罐外，加压泵的进水管道与加湿罐的底部相连接，加压泵的出水管道连接在加湿罐的顶部，加压泵的出水管道与加湿罐内的喷头相连接。
一种使用上述装置的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，它采用以下步骤进行：
a．通过供水管道的电磁阀向加湿罐的罐体内注入脱盐水，通过液位计对加湿罐的液位进行控制，当液位下降时，PC机开启电磁阀注入脱盐水进行补偿，实现自动加水、排水功能；
b．PC机开启电感应加热器对加湿罐内的脱盐水进行加热，PC机通过开启和关闭电感应加热器对加湿罐内的脱盐水温度保持在一个恒定的温度值；
c．开启加压泵，将加湿罐底部的脱盐水通过加压泵从加湿罐部外的管道到达加湿罐顶部，再通过加湿罐内部的喷头喷到加湿罐内，使加湿罐的腔室内充满水蒸气；
d．干燥氮氢混合气体通入加湿罐后输出的加湿氮氢混合气体与另一条干燥氮氢混合气体管道中的干燥氮氢混合气体进行混合，混合后氮氢气体通入到退火炉中，通过调节加湿氮氢混合气体管道和干燥氮氢混合气体管道中的气动阀的开度，对加湿氮氢混合气体和干燥氮氢混合气体的配比进行调整和保持，通入退火炉的氮氢混合气体调节炉内气氛露点；
e．工艺控制方法：
严格控制退火炉内氧含量，通过气密测试处理退火炉泄露点，使炉内氧含量控制在20ppm之内；
退火炉各区域露点单独控制，易结瘤区域露点根据工艺研究结果单独调整，通过控制炉内气氛的流动方向及阀门开度，控制露点范围在-20~-30℃之间，退火炉其它各段露点控制在≤-40℃，制造合理的氧化气氛，使炉辊和带钢表面均形成一层致密的氧化膜，防止辊面结瘤的产生。
上述防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，所述干燥氮氢混合气体管道中为200mbar氮氢混合气体，加湿罐中的脱盐水为≥2.5bar脱盐水。
上述防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，所述加湿罐的罐体内的脱盐水液位控制在180-250mm，使用电感应加热器对脱盐水加热至45℃~60℃。
上述防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，退火炉的炉压提高至2.0~2.5mbar，控制快冷段风机开度在≤95%较优范围，避免集气室产生负压，控制炉内氧含量≤20ppm。
上述防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，不同规格带钢的各工艺段张力精确控制，保证平滑、稳定过渡，运行速度与炉辊速度差控制在≤1m/min，避免带钢与炉辊辊面打滑。
本发明的有益效果是：
本发明的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，利用带有压力的氮氢混合气体将水蒸气带到退火炉内，露点分析仪检测的均热段露点信号控制加湿氮氢混合气体管道和干燥氮氢混合气体管道中的气动阀阀门开度，控制潮湿氮氢混合气体的湿度和流量，潮湿氮氢混合气体混合通入炉内，调节炉内气氛露点，实现露点闭环控制。
本发明针对高Si、Mn元素系列高强钢连续退火的工艺特点，根据生产实践摸索出了一套防止高强钢连续退火过程炉辊辊面结瘤的方法，成功解决了高强钢生产过程中，连续退火炉内炉辊辊面易出现结瘤的问题，消除了带钢表面亮点缺陷，采用本发明后连退机组生产高强钢产品质量居国内一流，完全满足客户需求，产量提高至月产1万多吨，对高强钢生产实践具有较强的指导意义。
附图说明
图1是本发明的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置结构示意图。
图中标记如下：加湿罐1、供水管道2、脱盐水罐3、干燥氮氢混合气体管道4、加湿氮氢混合气体管道5、液位计6、电感应加热器7、温度变送器8、露点分析仪9、加压泵10、电磁阀11、气动阀12、PC机13、退火炉14。
具体实施方式
本发明的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置由加湿罐1、供水管道2、脱盐水罐3、干燥氮氢混合气体管道4、加湿氮氢混合气体管道5、液位计6、电感应加热器7、温度变送器8、露点分析仪9、加压泵10、电磁阀11、气动阀12、PC机13组成。
图中显示，供水管道2一端连接脱盐水罐3，供水管道2的另一端与加湿罐2相连接，供水管道2上安装有电磁阀11，电磁阀11与PC机13相连接。通过供水管道2的电磁阀11将加湿罐1的罐体内注入脱盐水，加湿罐1的罐体上安装液位计6，通过液位计6进行液位控制。
图中显示，电感应加热器7安装在加湿罐1的内部，温度变送器8安装在加湿罐1的外部，对加湿罐1内的脱盐水进行加热。电感应加热器7和温度变送器8分别与PC机13相连接，控制脱盐水的加热温度。
图中显示，干燥氮氢混合气体管道4有两条，一条干燥氮氢混合气体管道4从旁路绕过加湿罐1，另一条干燥氮氢混合气体管道4通入加湿罐1的一侧，在加湿罐1的另一侧有加湿氮氢混合气体管道5，输出加湿后的加湿氮氢混合气体。绕过加湿罐1的干燥氮氢混合气体管道4与加湿氮氢混合气体管道5相连接，连接后的输气管道通入到退火炉14中，向退火炉14注入一定配比的加湿氮氢混合气体。
图中显示，干燥氮氢混合气体管道4和加湿氮氢混合气体管道5分别安装有气动阀12，气动阀12分别与PC机13相连接，通过两个气动阀12的开度控制混合后输入退火炉14的气体的湿度。
图中显示，加湿罐1上还安装有加压泵10，加压泵10安装在加湿罐1外，加压泵10的进水管道与加湿罐1的底部相连接，加压泵10的出水管道连接在加湿罐1的顶部，加压泵10的出水管道与加湿罐1内的喷头相连接，喷头将水喷出，使罐体内氮氢混合气混入水蒸汽。
图中显示，露点分析仪9安装在退火炉14外，露点分析仪9与PC机13相连接。露点分析仪9检测的均热段露点信号，控制干燥氮氢混合气体管道4和加湿氮氢混合气体管道5的两个气动阀12的阀门开度，以控制潮湿氮氢混合气体通入退火炉14炉内的流量，调节退火炉14炉内气氛露点，实现露点闭环控制。
本发明的使用上述装置的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，它采用以下步骤进行：
a．通过供水管道2的电磁阀11向加湿罐1的罐体内注入脱盐水，通过液位计6对加湿罐1的液位进行控制，当液位下降时，PC机13开启电磁阀11注入脱盐水进行补偿，实现自动加水功能；
b．PC机13开启电感应加热器7对加湿罐1内的脱盐水进行加热，PC机13通过间断开启和关闭电感应加热器7对加湿罐1内的脱盐水温度保持在一个恒定温度值；
c．开启加压泵10，将加湿罐1底部的脱盐水通过加压泵10从加湿罐1外部的管道到达加湿罐1顶部，再通过加湿罐1内部的喷头喷到加湿罐1内，使加湿罐1的腔室内的水蒸气与氮氢混合气进行混合；
d．干燥氮氢混合气体通入加湿罐1后输出的加湿氮氢混合气体与另一条干燥氮氢混合气体管道4中的干燥氮氢混合气体进行混合，混合后氮氢气体通入到退火炉14中，通过调节加湿氮氢混合气体管道5和干燥氮氢混合气体管道4中的气动阀12的开度，对加湿氮氢混合气体和干燥氮氢混合气体的配比进行调整和保持，通入退火炉14的氮氢混合气体调节炉内气氛露点；
e．工艺控制方法：
严格控制退火炉内氧含量，通过气密测试处理退火炉泄露点，使炉内氧含量控制在20ppm之内；
退火炉各区域露点单独控制，易结瘤区域露点根据工艺研究结果单独调整，通过控制炉内气氛的流动方向及阀门开度，控制露点范围在-20~-30℃之间，退火炉其它各段露点控制在≤-40℃；
合理编制生产计划，将高强钢和普材合同分别集中、合理分组，高强钢每批次排产在1000吨左右，然后间隔一定时间后再继续排产高强钢。在生产高强钢时投入本方法，清除炉辊结瘤，在高强钢生产结束时，关闭本装置。
在上述方法的实施过程中，干燥氮氢混合气体管道4中为200mbar氮氢混合气体，加湿罐1中的脱盐水为≥2.5bar脱盐水，5bar的压缩空气。
生产高强钢时，加湿罐1的罐体内的脱盐水液位控制在180-250mm，使用电感应加热器7对脱盐水加热并保持在45℃~60℃范围内的一个恒定的温度值。
生产高强钢时，退火炉的炉压提高至2.0~2.5mbar，控制快冷段风机开度在≤95%较优范围，避免集气室产生负压，控制炉内氧含量≤20ppm。
生产高强钢时，不同规格带钢的各工艺段张力精确控制，保证平滑、稳定过渡，运行速度与炉辊速度差控制在≤1m/min，避免带钢与炉辊间的打滑。
本发明的实施例如下：
2016年6月10日生产DP590、T280VK和DP780钢种，规格1.0~ 2.5*1420~1250mm共1090吨。
钢卷化学成分
化学成分 C Mn Si S P
DP590含量% 0.07~0.1 1.7~1.9 0.38~0.52 ≤0.008 ≤0.02
T280VK含量% 0.06~0.09 1.2~1.45 0.13~0.28 ≤0.008 ≤0.02
DP780含量% 0.08~0.11 1.85~2.05 1.08~1.2 ≤0.008 ≤0.022
均为高Si、Mn元素系列高强钢
退火炉各段露点及氧含量
炉段 预热段 加热段1 加热段2 均热段 缓冷段 快冷段 过时效段 终冷段
露点℃ -43 -45 -50 -25 -41 -40 -41 -42
氧含量ppm 10 6 9 10 12 9 15 16
组织生产高Si、Mn元素系列高强钢，退火炉炉区各段露点控制为：单独调整、控制均热段露点在-20~-30℃；其它炉段露点≤-40℃；使用此加湿系统，板面质量良好，辊面不易结瘤。

Claims (8)

1.一种防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，其特征在于：它包括加湿罐（1）、供水管道（2）、脱盐水罐（3）、干燥氮氢混合气体管道（4）、加湿氮氢混合气体管道（5）、液位计（6）、电感应加热器（7）、温度变送器（8）、露点分析仪（9）和PC机（13），供水管道（2）一端连接脱盐水罐（3），供水管道（2）的另一端与加湿罐（1）相连接，一条干燥氮氢混合气体管道（4）通入加湿罐（1）的一侧，加湿罐（1）的另一侧有输出加湿氮氢混合气体的加湿氮氢混合气体管道（5），另一条干燥氮氢混合气体管道（4）与加湿氮氢混合气体管道（5）相连接，连接后的输气管道通入到退火炉（14）中，液位计（6）和温度变送器（8）安装在加湿罐（1）的外部，电感应加热器（7）安装在加湿罐（1）的内部，露点分析仪（9）安装在退火炉（14）外，液位计（6）、电感应加热器（7）、温度变送器（8）、露点分析仪（9）分别与PC机（13）相连接。
2.根据权利要求1所述的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，其特征在于：所述供水管道（2）上安装有电磁阀（11），干燥氮氢混合气体管道（4）和加湿氮氢混合气体管道（5）分别安装有气动阀（12），电磁阀（11）、气动阀（12）分别与PC机（13）相连接。
3.根据权利要求2所述的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的装置，其特征在于：所述加湿罐（1）上还安装有加压泵（10），加压泵（10）安装在加湿罐（1）外部，加压泵（10）的进水管道与加湿罐（1）的底部相连接，加压泵（10）的出水管道连接在加湿罐（1）的顶部，加压泵（10）的出水管道与加湿罐（1）内的喷头相连接。
4.一种使用权利要求1-3任意一项装置的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：
a．通过供水管道（2）的电磁阀（11）向加湿罐（1）的罐体内注入脱盐水，通过液位计（6）对加湿罐（1）的液位进行控制，当液位下降时，PC机（13）开启电磁阀（11）注入脱盐水进行补偿，实现自动加水功能；
b．PC机（13）开启电感应加热器（7）对加湿罐（1）内的脱盐水进行加热，PC机（13）通过间断开启和关闭电感应加热器（7）对加湿罐（1）内的脱盐水温度保持在一个恒定的温度值；
c．开启加压泵（10），将加湿罐（1）底部的脱盐水通过加压泵（10）从加湿罐（1）外部的管道到达加湿罐（1）顶部，再通过加湿罐（1）内部的喷头喷到加湿罐（1）内，使加湿罐（1）的腔室内水蒸气与氮氢混合气相互混合；
d．干燥氮氢混合气体通入加湿罐（1）后输出的加湿氮氢混合气体与另一条干燥氮氢混合气体管道（4）中的干燥氮氢混合气体进行混合，混合后氮氢气体通入到退火炉（14）中，通过调节加湿氮氢混合气体管道（5）和干燥氮氢混合气体管道（4）中的气动阀（12）的开度，对加湿氮氢混合气体和干燥氮氢混合气体的配比进行调整和保持，通入退火炉（14）的氮氢混合气体调节炉内气氛露点；
e．退火炉（14）炉区除均热段外，其它各段露点控制在≤-40℃，单独调整、控制均热段露点在-20~-30℃，制造合理的氧化气氛，使炉辊和带钢表面均形成一层致密的氧化膜，防止辊面结瘤的产生。
5.根据权利要求4所述的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，其特征在于：所述干燥氮氢混合气体管道（4）中为200mbar氮氢混合气体，加湿罐（1）中的脱盐水为≥2.5bar脱盐水。
6.根据权利要求5所述的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，其特征在于：所述加湿罐（1）的罐体内的脱盐水液位控制在180-250mm，使用电感应加热器（7）对脱盐水加热至45℃~60℃。
7.根据权利要求6所述的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，其特征在于：所述退火炉（14）的炉压由1.2mbar提高至2.0mbar，控制快冷段风机开度在≤95%较优范围，避免集气室产生负压，控制炉内氧含量≤20ppm。
8.根据权利要求7所述的防止高强钢退火过程中炉辊结瘤的方法，其特征在于：不同规格带钢的各工艺段张力精确控制，保证平滑、稳定过渡，运行速度与炉辊速度差控制在≤1m/min，避免带钢与炉辊间的打滑。
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