CN111690805A - 冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及黑色或有色金属或合金热处理用的一般设备领域，具体为一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置及其使用方法。一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，包括炉鼻(1)，其特征是：还包括干氮气主管(2)、第一干氮气支管(21)、第二干氮气支管(22)、湿氮气管(31)、干湿混合氮气管(32)、水管(41)、加湿气管(42)、喷淋管(43)、水箱(61)和水泵(62)，湿氮气管(31)的进气端连接水箱(61)，湿氮气管(31)的出气端和第二干氮气支管(22)的出气端都连接干湿混合氮气管(32)的进气端，干湿混合氮气管(32)的出气端连接炉鼻(1)。本发明调控精确，提高带钢质量。
Description
技术领域
本发明涉及锌或镉或以其为基的合金的冶炼领域，具体为一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置及其使用方法。
背景技术
随着国内汽车工业的发展及对环保的日益重视，一类被称为高强钢的生产由于其具有较高的强度和优异的成型性能，且强度/厚度比例高，可以大幅度降低整车重量而得到了大范围的应用。而这种高强钢一般都会加入较多的Si、Mn、Cr、Al等合金元素。冷轧过程中，钢板中间会产生很多晶体缺陷，组织会沿着轧制方向分布。而高强钢仅仅经过冷轧所获得的组织性能无法保证使用，因此必须后续进行热处理再结晶退火，以消除冷轧缺陷，获得理想的组织和性能。现代冷轧生产主要采用连续退火炉工艺，连续退火炉可以实现高效率、高品质生产。退火内为保证带钢在高温情况不被氧化，一般都冲入氮、氢混合气体予以保护。但对于与氧亲和力比铁强的元素如Si、Mn、Cr、Al等合金元素，由于其氧化性强，随着退火的进行，合金袁术会从钢板里面向表面扩散，富集在钢板表面，并与炉内的氧气发生氧化反应，生成氧化物覆盖在钢板的表面。对于热镀锌工艺，这些富集的氧化物会显著降低带钢的可镀性，导致镀锌板表面产生漏镀缺陷。对于冷轧板，这些合金元素向表面的富集，会降低带钢中合金元素含量，造成带钢性能降级的问题。
含有一定浓度水蒸气的气体达到饱和，开始析出水时的温度叫做这种气体的露点。经研究，气体中含有的水份越多，露点越高，气氛的氧化性也越强。研究表明，随着露点的提高，钢板在退火炉内合金元素的选择性氧化模式会由外氧化转变为内氧化，是的钢板表面的氧化物减少。露点的改变，即退火炉气氛氧化性的改变，直接影响带钢表面氧化物生成数量、种类及氧化类型。这些都对带钢的可镀性和性能有着直接的影响，因而炉内露点的控制成为关键。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种调控精确、提高带钢质量的冶炼辅助设备，本发明公开了一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，包括炉鼻，其特征是：还包括干氮气主管、第一干氮气支管、第二干氮气支管、湿氮气管、干湿混合氮气管、水管、加湿气管、喷淋管、水箱和水泵，
干氮气主管的进气端连接氮气气源，干氮气主管的出气端分别连接第一干氮气支管的进气端和第二干氮气支管的进气端；
湿氮气管的进气端连接水箱，湿氮气管的出气端和第二干氮气支管的出气端都连接干湿混合氮气管的进气端，干湿混合氮气管的出气端连接炉鼻；
水管的进水端连接水源，水管上串联进水阀，水管的出水端正对水箱的水面；
水箱的底部设有加湿气管，加湿气管设于水箱的水面之下，第一干氮气支管的出气端连接加湿气管的进气端；
水箱的上部设有喷淋管，喷淋管设于水箱的水面之上，喷淋管上串联水泵，喷淋管的喷淋头正对水箱的水面，水泵的抽水端连接水箱的底部。
所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，其特征是：还包括露点仪、第一流量计、第一调节阀、第二流量计、第二调节阀、进水阀、液位计、加热器、水温计和控制器，
露点仪设于炉鼻内，第一干氮气支管上依次串联第一流量计和第一调节阀，第二干氮气支管上依次串联第二流量计和第二调节阀，，液位计、加热器和水温计都设于水箱内且都至少有一部分设于水面下；
露点仪、第一流量计、第一调节阀、第二流量计和第二调节阀都通过信号线连接控制器；
液位计通过信号线连接进水阀，水温计通过信号线连接加热器。
所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，其特征是：控制器选用可编程控制器、单片机或微机。
所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置的使用方法，其特征是：按如下所述依次实施：
干燥氮气从氮气气源输入干氮气主管，随后一部分干燥氮气输入第一干氮气支管，另一部分干燥氮气输入第二干氮气支管；
输入第一干氮气支管的干燥氮气经加湿气管分散成众多的氮气气泡，氮气气泡从水箱内水体的底部注入水箱的水体内并在浮力的作用下向水面上升，在氮气气泡上升过程中水气向干燥氮气气泡内扩散使得干燥氮气转变成湿润氮气，同时启动水泵，水泵从水箱底部抽水输入喷淋管，经喷淋头雾化后再喷淋回水箱内，喷淋过程中使氮气得到进一步的湿润；
从水箱内经湿氮气管输出的湿润氮气输入干湿混合氮气管，经第一干氮气支管输出的干燥氮气也输入干湿混合氮气管，在干湿混合氮气管内湿润氮气和干燥氮气混合后输入炉鼻。
所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置的使用方法，其特征是：按如下所述依次实施：
干燥氮气从氮气气源输入干氮气主管，随后一部分干燥氮气输入第一干氮气支管，另一部分干燥氮气输入第二干氮气支管；
输入第一干氮气支管的干燥氮气经加湿气管分散成众多的氮气气泡，氮气气泡从水箱内水体的底部注入水箱的水体内并在浮力的作用下向水面上升，在氮气气泡上升过程中水气向干燥氮气气泡内扩散使得干燥氮气转变成湿润氮气，同时启动水泵，水泵从水箱底部抽水输入喷淋管，经喷淋头雾化后再喷淋回水箱内，喷淋过程中使氮气得到进一步的湿润；
从水箱内经湿氮气管输出的湿润氮气输入干湿混合氮气管，经第一干氮气支管输出的干燥氮气也输入干湿混合氮气管，在干湿混合氮气管内湿润氮气和干燥氮气混合后输入炉鼻；
露点仪测得炉鼻内的氮气露点值D并传至控制器，第一流量计测得第一干氮气支管内干燥氮气的流量值F1并传至控制器，第二流量计测得第二干氮气支管内干燥氮气的流量值F2并传至控制器，控制器根据D、F1和F2，调节第一调节阀和第二调节阀这两者的开度，从而调节F1和F2，以使D保持恒定；
液位计测得水箱内的水位值L，当L低于低水位值Lmin时液位计控制进水阀开启，通过水管向水箱内补水，当L达到高水位值LMax时液位计控制进水阀关闭，停止向水箱内补水；
水温计测得水箱内的水温值，当T低于低温值Tmin时水温计控制加热器开启，加热器加热水箱内的水，当T达到高温值TMax时水温计控制加热器关闭，加热器停止加热水箱内的水。
所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置的使用方法，其特征是：炉鼻内的露点控制在-35℃～-20℃，水箱内的水温控制在30℃～70℃。
本发明提供了一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，对退火炉产生选择性氧化的新工艺，本发明通过大流量的干湿氮气混合的方法提高炉内露点，并通过干湿氮气混合快速响应进行高精度的露点闭环控制。由于炉膛内腔体积远远大于炉鼻内腔体积，一般炉鼻加湿装置的湿氮气含量远远无法满足炉内露点控制要求。为了有效控制炉鼻内露点，本发明采用水泵通过喷淋管喷嘴雾化的方式加速氮气和水蒸气的混合，通过炉鼻上安装的露点仪进行露点检测，通过露点来调整湿氮气流量。一般对炉鼻内加湿氮气后露点会从-50℃左右提高到-35℃~-20℃，从而满足带钢预氧化工艺要求。
本发明通过控制器经过运算，通过调节干燥氮气和湿润氮气的流量，从而保证炉鼻内露点恒定，通过干、湿氮气混合调节的方法，可以大流量快速响应，使炉鼻内露点控制精度达到±1℃，高精度的露点控制，可以完全满足炉鼻预氧化和露点要求，从而更好的满足诸如高强汽车板等产品的质量。
本发明的有益效果是：调控精确，提高带钢质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是带有露点仪、第一流量计、第一调节阀、第二流量计、第二调节阀、进水阀、液位计、加热器、水温计和控制器的本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，包括炉鼻1、干氮气主管2、第一干氮气支管21、第二干氮气支管22、湿氮气管31、干湿混合氮气管32、水管41、加湿气管42、喷淋管43、水箱61和水泵62，如图1所示，具体结构是：
干氮气主管2的进气端连接氮气气源，干氮气主管2的出气端分别连接第一干氮气支管21的进气端和第二干氮气支管22的进气端；
湿氮气管31的进气端连接水箱61，湿氮气管31的出气端和第二干氮气支管22的出气端都连接干湿混合氮气管32的进气端，干湿混合氮气管32的出气端连接炉鼻1；
水管41的进水端连接水源，水管41上串联进水阀55，水管41的出水端正对水箱61的水面；
水箱61的底部设有加湿气管42，加湿气管42设于水箱61的水面之下，第一干氮气支管21的出气端连接加湿气管42的进气端；
水箱61的上部设有喷淋管43，喷淋管43设于水箱61的水面之上，喷淋管43上串联水泵62，喷淋管43的喷淋头正对水箱61的水面，水泵62的抽水端连接水箱61的底部。
本实施例使用时，按如下所述依次实施：
干燥氮气如图1中箭头a所示从氮气气源输入干氮气主管2，随后一部分干燥氮气输入第一干氮气支管21，另一部分干燥氮气如图1中箭头b所示输入第二干氮气支管22；
输入第一干氮气支管21的干燥氮气经加湿气管42分散成众多的氮气气泡，氮气气泡从水箱61内水体的底部注入水箱61的水体内并在浮力的作用下向水面上升，在氮气气泡上升过程中水气向干燥氮气气泡内扩散使得干燥氮气转变成湿润氮气，同时启动水泵62，水泵62从水箱61底部抽水输入喷淋管43，经喷淋头雾化后再喷淋回水箱61内，喷淋过程中使氮气得到进一步的湿润；
从水箱61内如图1中箭头c所示经湿氮气管31输出的湿润氮气输入干湿混合氮气管32，经第一干氮气支管21输出的干燥氮气也输入干湿混合氮气管32，在干湿混合氮气管32内湿润氮气和干燥氮气混合后如图1中箭头d所示输入炉鼻1。
实施例2
一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，括炉鼻1、干氮气主管2、第一干氮气支管21、第二干氮气支管22、湿氮气管31、干湿混合氮气管32、水管41、加湿气管42、喷淋管43、水箱61和水泵62，还包括露点仪11、第一流量计51、第一调节阀52、第二流量计53、第二调节阀54、进水阀55、液位计63、加热器64、水温计65和控制器7，如图2所示，具体结构是：
露点仪11设于炉鼻1内，第一干氮气支管21上依次串联第一流量计51和第一调节阀52，第二干氮气支管22上依次串联第二流量计53和第二调节阀54，，液位计63、加热器64和水温计65都设于水箱61内且都至少有一部分设于水面下；
露点仪11、第一流量计51、第一调节阀52、第二流量计53和第二调节阀54都通过信号线连接控制器7；
液位计63通过信号线连接进水阀55，水温计65通过信号线连接加热器64。
本实施例中：控制器7选用可编程控制器、单片机或微机。
本实施例使用时，按如下所述依次实施：
干燥氮气如图2中箭头a所示从氮气气源输入干氮气主管2，随后一部分干燥氮气输入第一干氮气支管21，另一部分干燥氮气如图2中箭头b所示输入第二干氮气支管22；
输入第一干氮气支管21的干燥氮气经加湿气管42分散成众多的氮气气泡，氮气气泡从水箱61内水体的底部注入水箱61的水体内并在浮力的作用下向水面上升，在氮气气泡上升过程中水气向干燥氮气气泡内扩散使得干燥氮气转变成湿润氮气，同时启动水泵62，水泵62从水箱61底部抽水输入喷淋管43，经喷淋头雾化后再喷淋回水箱61内，喷淋过程中使氮气得到进一步的湿润；
从水箱61内如图2中箭头c所示经湿氮气管31输出的湿润氮气输入干湿混合氮气管32，经第一干氮气支管21输出的干燥氮气也输入干湿混合氮气管32，在干湿混合氮气管32内湿润氮气和干燥氮气混合后如图2中箭头d所示输入炉鼻1；
露点仪11测得炉鼻1内的氮气露点值D并传至控制器7，第一流量计51测得第一干氮气支管21内干燥氮气的流量值F1并传至控制器7，第二流量计53测得第二干氮气支管22内干燥氮气的流量值F2并传至控制器7，控制器7根据D、F1和F2，调节第一调节阀52和第二调节阀54这两者的开度，从而调节F1和F2，以使D保持恒定，D值控制在-35℃～-20℃；
液位计63测得水箱61内的水位值L，当L低于低水位值Lmin时液位计63控制进水阀55开启，通过水管41如图2中箭头e所示向水箱61内补水，当L达到高水位值LMax时液位计63控制进水阀55关闭，停止向水箱61内补水，水箱61内多余的水通过排水管如图2中箭头f所示排出水箱61；
水温计65测得水箱61内的水温值，当T低于低温值Tmin时水温计65控制加热器64开启，加热器64加热水箱61内的水，当T达到高温值TMax时水温计65控制加热器64关闭，加热器64停止加热水箱61内的水，一般Tmin为30℃，TMax为70℃。
Claims (6)
1.一种冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，包括炉鼻(1)，其特征是：还包括干氮气主管(2)、第一干氮气支管(21)、第二干氮气支管(22)、湿氮气管(31)、干湿混合氮气管(32)、水管(41)、加湿气管(42)、喷淋管(43)、水箱(61)和水泵(62)，
干氮气主管(2)的进气端连接氮气气源，干氮气主管(2)的出气端分别连接第一干氮气支管(21)的进气端和第二干氮气支管(22)的进气端；
湿氮气管(31)的进气端连接水箱(61)，湿氮气管(31)的出气端和第二干氮气支管(22)的出气端都连接干湿混合氮气管(32)的进气端，干湿混合氮气管(32)的出气端连接炉鼻(1)；
水管(41)的进水端连接水源，水管(41)上串联进水阀(55)，水管(41)的出水端正对水箱(61)的水面；
水箱(61)的底部设有加湿气管(42)，加湿气管(42)设于水箱(61)的水面之下，第一干氮气支管(21)的出气端连接加湿气管(42)的进气端；
水箱(61)的上部设有喷淋管(43)，喷淋管(43)设于水箱(61)的水面之上，喷淋管(43)上串联水泵(62)，喷淋管(43)的喷淋头正对水箱(61)的水面，水泵(62)的抽水端连接水箱(61)的底部。
2.如权利要求1所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，其特征是：还包括露点仪(11)、第一流量计(51)、第一调节阀(52)、第二流量计(53)、第二调节阀(54)、进水阀(55)、液位计(63)、加热器(64)、水温计(65)和控制器(7)，
露点仪(11)设于炉鼻(1)内，第一干氮气支管(21)上依次串联第一流量计(51)和第一调节阀(52)，第二干氮气支管(22)上依次串联第二流量计(53)和第二调节阀(54)，，液位计(63)、加热器(64)和水温计(65)都设于水箱(61)内且都至少有一部分设于水面下；
露点仪(11)、第一流量计(51)、第一调节阀(52)、第二流量计(53)和第二调节阀(54)都通过信号线连接控制器(7)；
液位计(63)通过信号线连接进水阀(55)，水温计(65)通过信号线连接加热器(64)。
3.如权利要求2所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置，其特征是：控制器(7)选用可编程控制器、单片机或微机。
4.如权利要求1所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置的使用方法，其特征是：按如下所述依次实施：
干燥氮气从氮气气源输入干氮气主管(2)，随后一部分干燥氮气输入第一干氮气支管(21)，另一部分干燥氮气输入第二干氮气支管(22)；
输入第一干氮气支管(21)的干燥氮气经加湿气管(42)分散成众多的氮气气泡，氮气气泡从水箱(61)内水体的底部注入水箱(61)的水体内并在浮力的作用下向水面上升，在氮气气泡上升过程中水气向干燥氮气气泡内扩散使得干燥氮气转变成湿润氮气，同时启动水泵(62)，水泵(62)从水箱(61)底部抽水输入喷淋管(43)，经喷淋头雾化后再喷淋回水箱(61)内，喷淋过程中使氮气得到进一步的湿润；
从水箱(61)内经湿氮气管(31)输出的湿润氮气输入干湿混合氮气管(32)，经第一干氮气支管(21)输出的干燥氮气也输入干湿混合氮气管(32)，在干湿混合氮气管(32)内湿润氮气和干燥氮气混合后输入炉鼻(1)。
5.如权利要求2或3所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置的使用方法，其特征是：按如下所述依次实施：
干燥氮气从氮气气源输入干氮气主管(2)，随后一部分干燥氮气输入第一干氮气支管(21)，另一部分干燥氮气输入第二干氮气支管(22)；
输入第一干氮气支管(21)的干燥氮气经加湿气管(42)分散成众多的氮气气泡，氮气气泡从水箱(61)内水体的底部注入水箱(61)的水体内并在浮力的作用下向水面上升，在氮气气泡上升过程中水气向干燥氮气气泡内扩散使得干燥氮气转变成湿润氮气，同时启动水泵(62)，水泵(62)从水箱(61)底部抽水输入喷淋管(43)，经喷淋头雾化后再喷淋回水箱(61)内，喷淋过程中使氮气得到进一步的湿润；
从水箱(61)内经湿氮气管(31)输出的湿润氮气输入干湿混合氮气管(32)，经第一干氮气支管(21)输出的干燥氮气也输入干湿混合氮气管(32)，在干湿混合氮气管(32)内湿润氮气和干燥氮气混合后输入炉鼻(1)；
露点仪(11)测得炉鼻(1)内的氮气露点值D并传至控制器(7)，第一流量计(51)测得第一干氮气支管(21)内干燥氮气的流量值F1并传至控制器(7)，第二流量计(53)测得第二干氮气支管(22)内干燥氮气的流量值F2并传至控制器(7)，控制器(7)根据D、F1和F2，调节第一调节阀(52)和第二调节阀(54)这两者的开度，从而调节F1和F2，以使D保持恒定；
液位计(63)测得水箱(61)内的水位值L，当L低于低水位值Lmin时液位计(63)控制进水阀(55)开启，通过水管(41)向水箱(61)内补水，当L达到高水位值LMax时液位计(63)控制进水阀(55)关闭，停止向水箱(61)内补水；
水温计(65)测得水箱(61)内的水温值，当T低于低温值Tmin时水温计(65)控制加热器(64)开启，加热器(64)加热水箱(61)内的水，当T达到高温值TMax时水温计(65)控制加热器(64)关闭，加热器(64)停止加热水箱(61)内的水。
6.如权利要求5所述的冷轧带钢退火炉内干湿氮气混合增湿装置的使用方法，其特征是：炉鼻(1)内的露点控制在-35℃～-20℃，水箱(61)内的水温控制在30℃～70℃。
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2019
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