CN106957950A - 热镀锌合金化均热炉及带钢热镀锌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热镀锌合金化均热炉及带钢热镀锌系统，该均热炉包括炉壳，其中，所述炉壳内沿带钢运行方向串联设置的若干个烘箱，相邻两个所述烘箱之间设有一收口密封段，位于带钢进入端的烘箱的底部设有底部密封装置，位于带钢输出端的烘箱的顶部设有顶部密封装置，每个所述烘箱内均设有一热风风箱，除位于位于带钢输出端的烘箱外的所有烘箱均设有一组电辐射管，每个所述热风风箱均与一热风风机相连通，每个所述热风风机均与一天然气燃烧室和一冷风风机相连通，所述冷风风机和热风风机之间设有流量自动调节阀门。该系统包括前述均热炉。本发明的优点在于：本发明既可实现600℃左右高温保温，又可保证带钢沿宽度方向合金化温度的均匀性。

Description

热镀锌合金化均热炉及带钢热镀锌系统

技术领域

本发明涉及一种热镀锌合金化均热炉及带钢热镀锌系统，属于带钢连续热镀锌领域，更确切地说属于带钢连续热镀锌机组镀层合金化均热炉设备领域。

背景技术

带钢合金化热镀锌产品(以下简称GA产品)是带钢经过热浸镀之后对镀层进行在线退火处理得到锌铁合金镀层的产品，该产品具有优良的耐蚀性能、涂装性能、焊接性能和抗石击性能，非常适合应用于汽车、家电和建筑等行业。

带钢先进行热浸镀，然后进行合金化，具体生产过程如图1所示，带钢1经过连续退火处理后在炉鼻2内以合适的温度浸入锌锅3内的熔融态锌液4内进行热镀锌，经沉没辊(或称转向辊)5转向后向上，然后经气刀6被吹扫到合适的镀层重量后进入合金化炉加热炉7、合金化均热炉8和冷却设备9进行镀层合金化退火处理。

其中合金化均热炉8是镀层合金化退火处理的关键设备之一。目前在用的合金化均热炉通常有热风均热炉、电阻带加热均热炉、电阻丝加热均热炉、电辐射管加热均热炉等不同形式。传统的热风均热炉无论采用带钢上下两面进风口10进风(如图2所示)还是采用带钢两侧进风口10进风(如图3所示)，由于热风集中进入合金化均热炉8，沿带钢宽度方向温度均匀性都较差，而电阻带加热均热炉、电阻丝加热均热炉、电辐射管加热均热炉，由于合金化炉的“烟囱效应”(合金化炉下方的气体被抽到合金化炉的上方)，被加热的热气体不断地从合金化炉下方抽到合金化炉的上方，从而使得带钢在均热段易出现先低温后高温的不合理镀层合金化退火工艺，造成镀层内Γ相生长得过厚，镀层抗粉化性能变差。中国专利CN200710045511.5，《热镀锌镀层合金化退火曲线自由倾斜均热的合金化均热炉》，给出了一种改进的合金化均热炉，该均热炉通过炉壁的可开闭式窗口设计，可调节合金化炉的保温性能或散热率，使得机组在任何生产条件包括最大小时产量前提条件下合金化均热温度也可以实现从高温到低温的倾斜目标(具体合金化退火处理工艺如图4所示)，而在更小的机组速度或小时产量情况下通过调节均热段的加热功率实现均热温度的自由倾斜目标。不过，该设备操作相对复杂，炉区环境温度高，而且能耗高，不利于节能降耗。另外，现有的均热炉通常最高保温温度仅能达到550℃左右，无法满足超高强钢的镀层合金化要求，不适合生产980MPa级和1180MPa级超高强钢。还有，就是该设备的“烟囱效应”依然较强，虽然可以实现先高温后低温的合金化工艺，但是该技术方案是以牺牲能耗作为代价的，在节能降耗要求越来越高的今天，其推广应用具有明显的局限性，而且其温度调节虽然比传统均热炉有改进，但依然不够迅速。

发明内容

为了解决沿带钢宽度方向温度均匀性较差，同时实现600℃左右超高温保温，并且避免带钢在均热段易出现先低温后高温的不合理镀层合金化退火工艺，且实现合金化均热温度快速自由调节，本发明对传统合金化均热炉进行了改进，需要说明的是，本发明并不是对专利CN200710045511.5均热炉进行改进，但是依然克服了专利CN200710045511.5均热炉的不足，发明了一种新型的热镀锌合金化均热炉，该均热炉不仅可以保证沿带钢宽度方向的温度均匀性，而且通过上下密封，有效地抑制了合金化均热炉的“烟囱效应”，可以完全避免出现先低温后高温的不合理镀层合金化退火工艺，且实现合金化均热温度快速自由调节。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种热镀锌合金化均热炉，包括炉壳，其中，所述炉壳内沿带钢运行方向串联设置的若干个烘箱，相邻两个所述烘箱之间设有一收口密封段，位于带钢进入端的烘箱的底部设有底部密封装置，位于带钢输出端的烘箱的顶部设有顶部密封装置，每个所述烘箱内均设有一热风风箱，除位于带钢输出端的烘箱外的所有烘箱均设有一组电辐射管，每个所述热风风箱均与一热风风机相连通，每个所述热风风机均与一天然气燃烧室和一冷风风机相连通，所述冷风风机和热风风机之间设有流量自动调节阀门。

作为优选方案，所述底部密封装置与热风风机通过管路相连通。

作为优选方案，所述顶部密封装置与冷风风机通过管路相连通。

作为优选方案，所述顶部密封装置与冷风风机之间的管路上设有流量手动调节阀门。

作为优选方案，位于带钢输出端的烘箱还设有排风风机，位于带钢进入端的烘箱还设有压力计，所述排风风机和压力计相连通。

作为优选方案，所述炉壳的侧壁设有进风口。

本发明还提供了一种具有前所述的热镀锌合金化均热炉的带钢热镀锌系统。

采用分段式串联结构保温炉，在不同段采用沿带钢宽度方向狭长式喷嘴正对带钢上下表面，向带钢上下表面对称均匀地喷吹保温所需温度+20℃左右(具体值根据设备热量损失确定)的热风，实现带钢沿带钢宽度方向以均匀的温度保温。

本发明的原理在于：串联的不同段均热炉，各段的热风温度可以独立控制，从而可以实现沿均热炉高度方向合金化均热温度的自由调节，合金化均热炉底部热风温度可以在500～620℃之间自由调节，合金化均热炉顶部热风温度可以在400～520℃之间自由调节。再进一步优选地，该热风由采用充分燃烧(过氧燃烧)的废气提供，并通过调节掺入的冷风量的多少来实现热风温度调节，最终通过热风风机鼓入均热炉的热风风箱内，更进一步优选地，该热风由天然气燃烧产生的废气提供。

串联的不同段均热炉，各段热风喷嘴集中布置在各段的下部，在各段中上部，布置可以独立控制的电阻带或者电辐射管，可以根据需要补偿热量损失。

在合金化均热炉的最底部和合金化炉的最顶部，采用密封装置，实现合金化均热炉内热气体的相对密封，抑制合金化均热炉的“烟囱效应”，进一步优选地，合金化均热炉的最底部密封采用热气体，合金化均热炉顶部密封采用冷气体，进一步实现先高温后低温的合金化均热工艺。

在合金化炉的最上一段设置排风风机，将合金化炉内的热气体不停地排到厂房外，进一步优选地，该排风风机选用变频风机或者在排放管道上设置开度调节阀，并在合金化炉内部设置压力测量装置，通过调节风机转速或者调节阀的开度，实现合金化均热炉内热气体的微正压控制。

均热炉每一段正对带钢上表面和下表面的热风风箱，相对独立，且都设置压力检测装置或者压力检测孔，进热风的风管上都设置开度挡板调节阀，从而可以实现带钢上下表面热风压力平衡调节。

合金化均热炉总长度根据机组速度、机组产品结构、机组小时产量设计，进一步优选地，合金化均热炉总长度控制在12～30米。

在合金化均热炉的不同段之间采用收口设计，或者称之为“细腰”设计，用以进一步抑制合金化均热炉的“烟囱效应”。

所有热风管道都可以做外保温。

因此，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明合金化均热炉，可以保证带钢沿宽度方向合金化温度的均匀性，沿带钢宽度方向的温差可以控制在±5℃之内，可以完全避免出现先低温后高温的不合理镀层合金化退火工艺，底部合金化温度可以达到600℃左右，完全满足超高强钢的合金化温度要求，顶部合金化温度可以低到400℃左右，且可以实现合金化均热温度快速自由调节，从而可以满足IF钢、BH钢、HSLA钢、DP钢、TRIP钢、QP钢等不同钢种的镀层合金化要求。

本发明合金化均热炉与传统合金化均热炉的对比可见表1。

表1本发明合金化均热炉与传统合金化均热炉的对比

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1带钢热浸镀和合金化示意图；

图2传统合金化均热炉从带钢上下表面进风示意图；

图3传统合金化均热炉从带钢两侧进风示意图；

图4镀层合金化退火工艺曲线示意图；

图5本发明合金化均热炉示意图；

图中：1、带钢；2、炉鼻子；3、锌锅；4、锌液；5、沉没辊；6、气刀；7、合金化加热炉；8、合金化均热炉；9、合金化冷却设备；10、进风口；11、天然气燃烧室；12、冷风风机；13、流量自动调节电磁阀门；14、热风风机；15、挡板调节阀；16、带狭长式喷嘴的热风风箱；17、电辐射管；18、排风风机；19、流量手动调节阀；20、底部密封装置；21、顶部密封装置；22、压力计；23、收口密封段。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种热镀锌合金化均热炉的结构如图5所示，采用三段均热炉串联布置，带钢1从下向上运行，为表述方便，从下向上依次称为第一段、第二段和第三段，在第一段下方设置底部密封装置20，在第三段上方设置顶部密封装置21，第一段与第二段之间、第二段与第三段之间都设置收口密封段23，用以抑制合金化均热炉的“烟囱效应”。天然气燃烧室11燃烧产生的热废气，经过冷风风机12掺入冷风后经热风风机14鼓入带狭长式喷嘴的热风风箱16，进而热风通过狭长式喷嘴正对带钢均匀地吹向带钢上下表面，从而保证沿带钢宽度方向温度的均匀性。热风的最高温度通过天然气燃烧室11的最大能力保证，热风温度的调节通过流量自动调节电磁阀门13的开度调节掺入冷风量的多少来实现，且由程序根据温度控制回路自动调节，本实施例，在最小冷风掺入量(按流量自动调节电磁阀门13的10％开度设计)下，进入带狭长式喷嘴的热风风箱16的热风温度可以达到620℃，完全可以满足1200MPa级热镀锌双相钢等超高强钢的镀层合金化要求，而当冷风量达到最大时，热风温度可以低到500℃。相类似，本实施例中第二段均热炉的热风温度可以在450～570℃之间调节，第三段均热炉的热风温度可以在400～520℃之间调节。本实施例中，带狭长式喷嘴的热风风箱16由两个相对独立的风箱组成，分别对应带钢上下表面，且热风管道上设置了挡板调节阀15，可以实现带钢上下表面热风压力的平衡调节。本实施例中，底部密封装置20，采用第一段热风管路的热风进行密封，这样，可以避免冷空气密封造成的均热温度降低，同样在上下管路上都设置了挡板调节阀15，可以实现带钢上下表面密封压力的平衡调节。顶部密封装置21则采用第三段冷却风机管路气体密封，并在主管路上设置流量手动调节阀19，其开度通过调试调节，调节完毕后即维持不动，同样在上下管路上都设置了挡板调节阀15，可以实现带钢上下表面密封压力的平衡调节。本实施例，带狭长式喷嘴的热风风箱16都设置在各段均热炉的底部，实现带钢的及时保温，同时可以最大限度地利用热风热量，同时在第一段和第二段均热炉上方，还分别设置了三对电辐射管17，必要时可以投入补偿热量损失。在第三段均热炉上部，设置了对称排风口和排风管道，由排风风机18将均热炉内的废气排到厂房外。本实施例中，排风风机18为变频风机，其排风量根据在第一段合金化均热炉内设置的压力计22的压力测量结果调节，从而可以实现合金化均热炉的微正压控制。

对于生产合金化热镀锌产品的带钢连续热镀锌机组，特别是生产厚规格带钢和高强钢以及超高强钢的带钢连续热镀锌机组，本发明给出的合金化均热炉，均热能力强，不仅可以实现600℃左右的保温，而且沿带钢开度方向的温度均匀性可以控制在小于等于±5℃，并且能够实现合金化均热温度快速自由调节，从而可以满足IF钢、BH钢、DP钢、TRIP钢等不同钢种的镀层合金化要求，因而在生产GA产品的现代带钢连续热镀锌机组具有非常广阔的推广应用前景。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种热镀锌合金化均热炉，包括炉壳，其特征在于，所述炉壳内沿带钢运行方向串联设置的若干个烘箱，相邻两个所述烘箱之间设有一收口密封段，位于带钢进入端的烘箱的底部设有底部密封装置，位于带钢输出端的烘箱的顶部设有顶部密封装置，每个所述烘箱内均设有一热风风箱，除位于位于带钢输出端的烘箱外的所有烘箱均设有一组电辐射管，每个所述热风风箱均与一热风风机相连通，每个所述热风风机均与一天然气燃烧室和一冷风风机相连通，所述冷风风机和热风风机之间设有流量自动调节阀门。

2.如权利要求1所述的热镀锌合金化均热炉，其特征在于，所述底部密封装置与热风风机通过管路相连通。

3.如权利要求1所述的热镀锌合金化均热炉，其特征在于，所述顶部密封装置与冷风风机通过管路相连通。

4.如权利要求3所述的热镀锌合金化均热炉，其特征在于，所述顶部密封装置与冷风风机之间的管路上设有流量手动调节阀门。

5.如权利要求1所述的热镀锌合金化均热炉，其特征在于，位于带钢输出端的烘箱还设有排风风机，位于带钢进入端的烘箱还设有压力计，所述排风风机和压力计相连通。

6.如权利要求1所述的热镀锌合金化均热炉，其特征在于，所述炉壳的侧壁设有进风口。

7.一种具有权利要求1～6中任意一项所述的热镀锌合金化均热炉的带钢热镀锌系统。