CN110295335B - 一种降低锌锅底渣累积量的分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，包括冲击室，与锌锅相连，接收由锌锅输入的带锌渣的锌液；耐材通道，连接冲击室和锌渣沉淀室，耐材通道外部设有电磁感应装置，用以对流经耐材通道的带锌渣的锌液进行电磁分离；锌液回流管，一端与锌锅相连，一端伸入耐材通道末端内，与耐材通道形成内外两层通道，经电磁分离后锌渣贫乏的锌液通过锌液回流管内至锌锅，经电磁分离后锌渣富集的锌液通过锌液回流管与耐材通道之间至锌渣沉淀室；锌渣沉淀室，接收锌渣富集的锌液并进行沉淀锌渣。该分离装置可大大提高耐材通道的使用寿命，减少更换时间，提高整个系统的可靠性，也有利于降低耐材成本。

Description

一种降低锌锅底渣累积量的分离装置

技术领域

本发明属于热镀锌技术、具体涉及一种降低锌锅底渣累积量的分离装置。

背景技术

连续热镀锌是现代钢铁企业普遍采用的带钢涂镀工艺，根据镀层种类可分为GI(Galvanizing)、GA(Galvaneal)、GF(Galfan)、GL(Galvalume)等不同热镀锌生产工艺。众所周知，热镀锌是带钢在锌锅内完成的。锌锅内的锌液和铝成分在高温下(约450℃，镀铝锅温度则高达650℃)特别活泼，与带钢带入的Fe元素发生复杂的化学反应，从而形成Zn-Fe-Al系三元金属化合物，即锌渣，且不同镀层种类的热镀锌生成锌渣的类别存在较大差异。其中，纯锌热镀锌(GI)倾向于产生面渣(密度较锌液小)，而合金化热镀锌(GA等)则更倾向于形成底渣(密度较锌液大)。但不论是面渣还是底渣都将对热镀锌生产和带钢产品的表面质量产生不良影响，因此，提出不同的解决方案进行锌渣治理，是当前热镀锌生产的重要一环，也是一大技术难题。

针对合金化GA热镀锌，生成的底渣颗粒在锌液中不断碰撞长大，沉积至锌锅底部。当底渣沉积至一定高度，会被运动的带钢和沉没辊搅动，一旦被带入带钢表面或沉没辊表面则易于形成锌渣缺陷。当前绝大多数热镀锌生产中，一般每20-30天就要进行停机清理底渣，每次清理至少8个小时以上，严重影响了生产效率的提高。

现有技术中，关于锌锅底渣的治理一般均采用机械抓斗捞渣的方法。该方法显著的不足就是无法实现连续化的在线捞渣，只能通过定期的停机捞渣，这种技术已越来越不适应于高效生产的要求，为此，有众多技术方案致力于解决锌锅底渣的在线治理。

中国专利201110045122.9和201110045097.4公开了一种放入式锌渣去除方法，其核心发明要点是让锌液通过一放入锌锅内的循环冷却装置降温并析出锌渣。该方法利用外部装置放入锌锅中，占用了锌锅容积，存在污染锌液的风险，且循环冷却装置干扰了整个锌锅的温度分布，对钢板镀锌质量产生影响。

中国专利201210525392.4公开了一种把锌液从锌锅抽到离心旋流器中，通过高速旋转的离心作用去除锌渣的办法，该专利虽可去除锌渣，但高速旋流的锌液降温比较大，且分离机构复杂，增加保温困难。该专利的实用性并不强。

近年来，在铝合金冶炼和铸造领域，电磁分离净化技术得到成功应用。该技术利用金属液和非金属夹杂物的电导率的差异性，通过施加电磁场在金属液中建立一定的电磁压力梯度，使得其中导电性差的非金属夹杂物受到周围金属液的电磁挤压力而发生向表面迁移运动，从而被外部耐材吸附去除。电磁分离净化技术具备无污染和高效去除的优点。中国专利201210411063.7公开了一种结合电磁净化和离心作用的锌渣去除方法。该专利组合了泡沫陶瓷过滤、电磁净化过滤以及离心作用过滤等多种方法，提高了锌渣的去除效率，但公认的是泡沫陶瓷过滤和电磁净化过滤的多孔陶瓷在吸附的锌渣积累到一定数量时，必须进行更换，此时的电磁净化只能中断，不能做到锌渣的连续分离；中国专利201220493024.1、201220492716.4、201220488069.X则公开了一种带电磁感应线圈和提篮的锌锅，虽可实现快速更换，但仍不是连续的去除，且存在提篮尺寸大与电磁场透入深度小的矛盾，锌渣去除效率不高。中国专利200710041706.2、200710041702.4公开了一种双通道的锌渣电磁净化方法和装置，虽可完全实现了锌渣的连续净化，但该专利的双通道系统需要完全独立的电磁系统，否则无法实现在线切换，增加了系统复杂性和造价。以上采用电磁净化方法的锌渣处理方案有其显著的技术优势，甚至在一定程度上通过结构的变种能实现在线连续处理，但问题在于以上技术方案中均采用多孔性陶瓷通道，虽然在外加电磁场作用下，锌渣被吸附于陶瓷通道表面，但通道表面的吸附能力随锌渣吸附量的增加而减小，一旦陶瓷通道壁面被锌渣吸附完全，多余的锌渣颗粒将无法再吸附，在不更换陶瓷通道的条件下，势必大大影响锌渣净化效果；若频繁更换陶瓷通道势必增加生产成本和人工操作强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，能够可大幅度降低锌锅的底渣累积量，延长了锌锅的底渣清理周期，提高生产效率，并避免在耐材通道上的吸附。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，包括：

冲击室，与锌锅相连，接收由锌锅输入的带锌渣的锌液；

耐材通道，连接冲击室和锌渣沉淀室，耐材通道外部设有电磁感应装置，用以对流经耐材通道的带锌渣的锌液进行电磁分离；

锌液回流管，一端与锌锅相连，一端伸入耐材通道末端内，与耐材通道形成内外两层通道，经电磁分离后锌渣贫乏的锌液通过锌液回流管内至锌锅，经电磁分离后锌渣富集的锌液通过锌液回流管与耐材通道之间至锌渣沉淀室；

锌渣沉淀室，接收锌渣富集的锌液并进行沉淀锌渣。

所述的耐材通道的数量为至少一个，每个耐材通道外部均设有电磁感应装置。

所述的冲击室通过带锌液泵的抽取管与锌锅相连，抽取管底部插入至锌锅的底渣区域内。

所述的冲击室由陶瓷或捣打耐材形成的空腔，内部设置用以防锌液冲击溅射的凹陷型缓冲砖，上端设置保温盖板。

所述的冲击室还设置由加热装置。

所述的耐材通道为陶瓷材料。

所述的耐材通道的通道截面为圆形，耐材通道长度为200～1200mm。

所述的电磁感应装置为电磁感应线圈，供中高频交流电，工作频率为3～50kHz。

所述的锌渣沉淀室所述的锌渣沉淀室还设有连接至锌锅的溢流管。

所述的锌渣沉淀室内设置有锌液挡墙。

所述的锌渣沉淀室上方还配有捞渣用机械抓斗。

采用本发明的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，具有如下优点：

(1)通过通道外的电磁场主动控制锌液内锌渣向耐材通道壁面富集，而非吸附，可大大提高耐材通道的使用寿命，减少更换时间，提高整个系统的可靠性，也有利于降低耐材成本；

(2)可实现在线连续去除锌渣作业，且耐材通道的整体流量较大，增加处理效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：

图1是本发明的降低锌锅底渣累积量的分离装置的原理示意图；

图2是本发明的耐材通道的锌渣电磁分离原理示意图；

图3是本发明的两个耐材通道的实施例的俯视示意图。

具体实施方式

本发明的降低锌锅底渣累积量的分离装置如图1所示，包括：

冲击室3，与锌锅1相连，接收由锌锅1输入的带锌渣的锌液；

耐材通道4，连接冲击室3和锌渣沉淀室5，耐材通道4外部设有电磁感应装置，用以对流经耐材通道4的带锌渣的锌液进行电磁分离；

锌液回流管6，一端与锌锅1相连，一端伸入耐材通道4末端内，与耐材通道4形成内外两层通道，经电磁分离后锌渣贫乏的锌液通过锌液回流管6内至锌锅1，经电磁分离后锌渣富集的锌液通过锌液回流管6与耐材通道4之间至锌渣沉淀室5；

锌渣沉淀室5，接收锌渣富集的锌液92并进行沉淀锌渣。

其中，所述的耐材通道4的数量为至少一个，每个耐材通道4外部均设有电磁感应装置，图3所示的为两个，还可以是多个，可实现更大流量的提高锌渣处理能力，也可实现耐材通道4的在线更换。

所述的冲击室3通过带锌液泵2的抽取管与锌锅1相连，抽取管底部插入至锌锅1的底渣区域内。

所述的冲击室3可由陶瓷或捣打耐材形成的空腔，内部可设置用以防锌液冲击溅射的凹陷型缓冲砖，还可以在上端设置保温盖板。

并且，所述的冲击室3还可设置由加热装置。

所述的耐材通道4可采用陶瓷材料。

所述的耐材通道4的通道截面为圆形较佳，耐材通道4长度可以为200～1200mm。

所述的电磁感应装置为电磁感应线圈，供中高频交流电，工作频率为3～50kHz。

所述的锌渣沉淀室5所述的锌渣沉淀室5还设有连接至锌锅1的溢流管7。

所述的锌渣沉淀室5内可设置有锌液挡墙。

所述的锌渣沉淀室5上方还可配有捞渣用机械抓斗。

本发明的分离装置的工作原理如下：

通过带锌液泵的抽取管2把锌锅1中的锌液抽取至设置于锌锅1上部或侧上部的冲击室3，继而，锌液通过耐材通道4流入锌渣沉淀室5。

所述的耐材通道4的外周设置了电磁感应线圈8，当电磁感应线圈8通中高频交流电时，在电磁感应线圈8内部并穿过锌液激发产生交变电磁场B(其例的磁场如图2磁力线80所示，箭头方向为磁场方向)；与此同时，电磁感应线圈8的励磁电流(其电流方向用叉和点标示于图2中)会在金属锌液中产生与励磁电流相反的感应电流，利用电磁场理论的左手定则可判定，金属锌液会在外部交变磁场作用下受到指向锌液内部的电磁紧箍力Fem，而锌液中的锌渣由于不导磁、不导电，或者导电特性比锌液差很多，根据电磁场的作用理论可知，锌渣会在锌液紧箍力作用下受到反向挤压力F，从而驱动锌渣向锌液表面迁移，当锌渣迁移至耐材通道4的内壁面时被吸附，从而达到去除锌渣的作用。但在锌渣的实际处理过程中，锌渣不断地向耐材通道4的内壁面迁移，耐材通道4的内壁面的吸附能力会大幅下降，这样不断输入的锌渣的净化效率会大打折扣，同时已被耐材通道4内壁吸附的锌渣也可能会被锌液的冲刷作用冲掉再次返回锌液，也造成锌渣净化效果不良。若要大规模高频次的更换耐材通道4也是非常不经济的。但不论如何，进入耐材通道4中锌渣会在电磁场作用下产生趋向壁面的迁移运动(参见图1和图2中带箭头曲线示意的若干锌渣颗粒9的运动轨迹)，因此，不论锌渣能否被耐材通道4的内壁面吸附或再次被冲刷掉，客观上锌渣颗粒与锌液产生了有效的分隔作用，即经过电磁感应线圈8的电磁场作用后，锌渣越来越向耐材通道4内壁面富集，形成图2所示的于耐材通道4出口处的锌渣富集区90，而耐材通道4的心部的绝大部分面积截面上为锌渣贫乏区91。因此，本发明利用锌渣在电磁场作用下的迁移原理，在耐材通道4出口处设置锌液回流管6。所述的锌液回流管6的外径尺寸略小于耐材通道4的内径，且锌液回流管6插入耐材通道内一定长度，形成锌液回流管6和耐材通道4之间的锌渣富集区液体流动间隙，优选的间隙尺寸为5mm以下，优选的插入长度50mm以下。锌液回流管6的内部为锌渣贫乏区91的锌液，经过回流管返回锌锅1，而流过回流管壁外的为锌渣富集区90的锌液，进入锌渣沉淀室5。锌渣在沉淀室5内沉淀，而沉淀后的锌液可通过溢流管7返回锌锅1，沉淀的锌渣利用机械抓斗10捞渣。

本发明技术方案可实现锌锅1底渣的在线连续清渣处理，使热镀锌过程中锌锅1底渣的累积量降低，延长热镀锌机组连续工作时间，降低停机捞渣频率，提高生产效率。本发明中采用机械抓斗捞渣非直接在锌锅1中捞渣，稳定了锌锅1内的流动分布，同时又可实现锌锅1外的高频次捞渣，且不需要高频次更换耐材通道，降低生产成本。

图3为本发明的两通道处理方案，可实现更大流量的提高锌渣处理能力，也可实现耐材通道的在线更换，当然还可以采用多个耐材通道4。同时，本发明方案所述的冲击室3和锌渣沉淀室5以及耐材通道4等也可增加保温或加热措施，耐材通道4也可选择陶瓷等其它材质，或者锌渣沉淀室5采用隔离挡板等方式进一步提高锌渣的沉淀效率，均可在本技术方案的变种范围之内。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (11)

1.一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于，包括：

冲击室，与锌锅相连，接收由锌锅输入的带锌渣的锌液；

耐材通道，连接冲击室和锌渣沉淀室，耐材通道外部设有电磁感应装置，用以对流经耐材通道的带锌渣的锌液进行电磁分离；

锌液回流管，一端与锌锅相连，一端伸入耐材通道末端内，与耐材通道形成内外两层通道，经电磁分离后锌渣贫乏的锌液通过锌液回流管内至锌锅，经电磁分离后锌渣富集的锌液通过锌液回流管与耐材通道之间至锌渣沉淀室；

锌渣沉淀室，接收锌渣富集的锌液并进行沉淀锌渣，

锌液回流管插入耐材通道内一定长度，形成锌液回流管和耐材通道之间的锌渣富集区液体流动间隙，间隙尺寸为5mm以下，插入长度50mm以下。

2.根据权利要求1所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的耐材通道的数量为至少一个，每个耐材通道外部均设有电磁感应装置。

3.根据权利要求1所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的冲击室通过带锌液泵的抽取管与锌锅相连，抽取管底部插入至锌锅的底渣区域内。

4.根据权利要求3所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的冲击室由陶瓷或捣打耐材形成的空腔，内部设置用以防锌液冲击溅射的凹陷型缓冲砖，上端设置保温盖板。

5.根据权利要求4所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的冲击室还设置由加热装置。

6.根据权利要求1所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的耐材通道为陶瓷材料。

7.根据权利要求6所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的耐材通道的通道截面为圆形，耐材通道长度为200～1200mm。

8.根据权利要求1所述的一种降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的电磁感应装置为电磁感应线圈，供中高频交流电，工作频率为3～50kHz。

9.根据权利要求1所述的降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的锌渣沉淀室所述的锌渣沉淀室还设有连接至锌锅的溢流管。

10.根据权利要求9所述的降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的锌渣沉淀室内设置有锌液挡墙。

11.根据权利要求9所述的降低锌锅底渣累积量的分离装置，其特征在于：所述的锌渣沉淀室上方还配有捞渣用机械抓斗。

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