CN1315584A - 对特别是在镀锌或退火作业线中的金属带的预热的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在火焰直接预热段中预热金属带的方法,它可限制受热金属带的氧化并包括沿预热区的长度将其划分成多个具有对应于一个烧嘴的单位长度的区域,并可在固定条件下单独操作各烧嘴;从预热区的下游端开始点燃一定数量的烧嘴,受到所述烧嘴的点燃的影响的炉区的长度和恢复区即烧嘴被熄灭的区域的长度可以根据热量要求变化;每个烧嘴在满功率下运行并且具有恒定的空气/气体设定。本发明还涉及一种用于实施上述方法的炉子。

Description

对特别是在镀锌或退火 作业线中的金属带的预热的改进
本发明涉及对在装于特别是热镀锌作业线的入口处或退火作业线中的火焰直接预热段中的金属带且尤其是钢带的预热的改进。
已经知道，目前进行的在镀锌或退火之前的火焰直接预热执行以下三个功能：
-加热带材；
-在作业线未配设有预清洗段时，去掉所存在的轧制泥渣或防护油；以及
-限制或消除在烧嘴加热中固有的钢带氧化。
在按照现有技术形成的连续作业线中，预热在一系列的几个区段中进行，各区段的温度是独立地控制的，通常对于高产量作业线设有四个区段，而对于低产量作业线设有两个区，每个上述区段在炉子的每一侧上都装有例如四至六个烧嘴。
在连续作业线上镀锌或退火的带材的质量等级、宽度或厚度是变化的并且还可以不同的速度行进。这对可能有显著变化的炉子区域的热量要求有影响。考虑到这一可变的热量要求，例如当带材横截面较小或其速度较低时，通常只使用少数的预热区，而关掉沿带材前进方向的第一区或将它们保持在大约相当于其额定功率的15％-20％左右的最小热输出。
在后一种情况下，特别是对于预热较薄的产品，只使用少量的功率。
为了充分了解由本发明所解决的技术问题，应当参考附图中的图1，它以侧视图示意地示出了包括两个预热区的预热车间的一个实施例。与此图1相关联的图1A示出了在两个预热区中所用的预热功率和表示带材在上述区域中的温度变化的曲线。
如图1所示，用于预热带材1的车间包括两个预热区2和3。每个预热区都配有烧嘴4，通过集管5向该烧嘴供以燃烧空气并通过集管7向其供应燃料。送入每个区中的动力通过分别用于调节氧化剂和燃料的流量的阀门6和8来控制。在此例子中，图1A中曲线图上用阴影线区代表的加热功率相当于第二区3的额定功率的60％，而第一区2以其最小功率例如15％运行。曲线9示出了带材在预热区中的温升。在这些条件下，气体和第二预热区3的壁的温度被稳定在一个大约为1150℃或更小的低水平上。
已经知道，环境温度或火焰直接预热炉的区域的壁的温度越高，带材的氧化就越少。关于这一点，可以特别地参考在“MPT-Metallurgical Plant and Technology International”1991年第4期上刊印的论文“在连续式热浸镀锌作业线上的火焰直接加热”，其中的图2包括在本申请的附图中。在此图中，Y座标代表用埃表示的在带材表面上形成的氧化物层的厚度，它是离开预热区的带材的出口温度为650℃时炉子区中的气体温度或壁温的函数，该温度在X座标上标出。此图表明，当气体温度或壁温为1150℃时，形成的氧化物最多，而当气体温度或壁温超过1250℃时形成的氧化物要少得多。
还可以看出，如上所述，炉子在这种工作条件下的运行使带材处于其氧化最大化的状况。
必须去掉在这种情况下在带材表面上形成的氧化物。这就要求在预热区的下游配以一个处于包含氢气的气氛中的保持区，此保持区要足够长，以便能通过还原去除所形成的氧化物。此还原过程必须在高温下进行，它常常需要将带材重新加热至经常只是为了实现此还原过程而达到的水平，尽管这种加热水平对于带材的钢号的冶金处理而言并不是必需的。
由于在控制按照现有技术的预热中的热量供应方面缺少灵活性，以及不可能使带材处于可以限制其氧化的条件下，通常会导致是作业线与所讨论的工作条件匹配不良的结果的带材温度。这些缺陷还会影响炉子的设计并导致形成具有相当大的冷却设备的长作业线。显然，这种增加的炉子长度加大了车间的投资、车间的尺寸以及维护和运行成本。
本发明的目的为，对于所有的生产构成(作业线速度、处理特性、产品特性，特别是质量等级和截面)，通过提供一种用于在氧化受限制的火焰直接预热段中加热带材的新工艺和改进的炉子来解决上述技术问题。
此外，除去改进所提供的最终产品的品质外，本发明还解决了在前述现有技术中所遇到的有关车间尺寸的问题，假设它的技术方案可以减小尺寸并且因而减少它所应用的退火或镀锌作业线的成本。
因此，本发明首先涉及一种用于在火焰直接预热段中预热金属带且特别是钢带的方法，其目的在于限制被加热的金属带的氧化，而不管生产构成如何，该方法包括采用一预热区，它可以沿其长度被划分成多个具有对应于一个烧嘴的单位长度的区域，对于每个上述烧嘴，可以在固定的条件下单独地操作，以便精确地调节它的空气/气体设定，因而可精确调节炉子中的最终得到的气氛，其特征为，点燃从预热区的下游端开始的一定数量的烧嘴，受到上述烧嘴的点燃的影响的炉区的长度和恢复区即烧嘴被熄灭的区域的长度可根据热量要求变化，而且每个烧嘴在满功率下运行并且有恒定的空气/气体设定。
构成本发明主题的上述方法的实施可具体地带来下列结果，这些结果对于所有作业线速度而言是不能用按照现有技术的设备来获得的：
-带材在其长度可以改变的预热区中被加热，但是对于氧化来说，温度和气氛条件都是最佳的，不管作业线如何运行，对于所有带材或处理循环特性而言均是如此，而且如此限定的预热区的长度可以适合于由处理作业线(诸如退火作业线或镀锌作业线)所生产的吨数，而不管所处理的产品的横截面或上述作业线的速度如何；
-所有烧嘴都在这样的条件下并以这样的设定工作，从而对于必须在带材表面上进行的化学处理而言，它们将提供最佳的火焰几何形状和特性。
应当理解，构成本发明主题的方法的新颖性源于在一布置中同时采用一定数量的特性(按开/关或配比模式控制烧嘴，具有可变长度的预热区，合适的空气/气体烧嘴进料比)，以致如此形成的作业线的操作灵敏度使之能在非常宽的生产范围内改进最终产品的品质。
按照本发明，预热区的环境温度和壁温超过1100℃，最好在1250℃与1300℃之间。
按照实施本发明的一种用于钢带的热处理的方法，使预热区的出口温度适合于这种处理，由此可以限制设置在预热区下游的冷却区的长度，或者，甚至可以省去冷却区。
按照实施本发明的另一种用于钢带的热处理的方法，使预热区的最小出口温度适合于这种处理，以便限制布置在预热区下游的冷却区的长度，或者甚至在合适的情形，可以省去冷却区。
本发明还涉及一种用于实施上述方法的炉子，它包括一预热区，该预热区可被划分成多个各自具有对应于一个烧嘴的单位长度的区域，上述的每个烧嘴在固定的条件下单独地操作，其特征为，借助于控制氧化剂进给的阀和控制燃料进给的阀单独地控制每个烧嘴，以便从预热区的下游端开始，对应于热量要求地点燃许多烧嘴；上述烧嘴在满功率下工作并且具有恒定的空气/气体设定。
根据参考附图中的图3和3A所给出的以下说明，将清楚地了解本发明的其它特征和优点，图3和3A分别示出了按照本发明的一个车间和一条表示在与图1A相同的预热出口温度下的带材温度变化的曲线。
在图3中，用同样的参考标号代表与上面参考图1所描述的元件相似的元件。
如图3所示，按照本发明，用将预热区划分为多个具有对应于一个烧嘴的单位长度的区的方式代替将预热区划分成现有技术的传统调节区的方式，在传统的划分方式中，调节区聚集了几个烧嘴。烧嘴由一个独立的调节系统操作，该系统可以是传统的配比型的或是开/关型。
在此实施例中，预热区被划分成两个通过集管5和7供给氧化剂和燃料的预热区，对于两个预热区的每个烧嘴4，可借助于在氧化剂回路上起作用的阀10和在燃料回路上起作用的阀11独立地操作。这些阀可以按配比模式操作，以便通过改变氧化剂或燃料的流量而改变送入的功率；或者可以按开/关模式操作，于是通过烧嘴工作的时间与烧嘴不工作的时间之比来调节该区域中的送入功率设定，否则通过选择按满功率工作的烧嘴的数目来调节送入功率的设定。
因此，按照本发明，有可能对应于炉子的热量要求按满功率操作多个烧嘴，从而使配有这些烧嘴的区域升高至所要求的温度水平，例如1300℃。此热量要求用一炉子调节系统来测量和控制，该系统点燃相应数量的烧嘴，而这些烧嘴在满功率下工作。在所述例子中，装在预热区的出口处的四个烧嘴永远按其额定功率的100％工作，而这个区的第五个烧嘴通过按配比模式调节其流量或通过调节其工作时间来调节所送入的功率量。
在炉子的与要处理产品的速度或横截面变化有关连的热量需要方面的变动造成被点燃的烧嘴的数量增加或减少，因此导致综合了温度条件的区的长度发生变化，以便将带材保持在一可减轻其氧化的温度区中。烧嘴在其中不工作的区于是就起延伸的恢复区的作用，它存在于预热区的上游。
在图3A中绘出的曲线示出了预热出口温度与图1A相同时的带材温度。
带材的使氧化得以减轻的最终温度范围被得到了很好的应用，以优化炉子的长度。例如，对于热轧钢，离开预热区的带材的出口温度将选择为500℃，这一温度对其处理而言已经足够，而不是按照现有技术由预热装置通常施加的650℃的温度，显然，不采用这样热的带材，则位于作业线下游侧的冷却设备将会更小一些，从而进一步减小设备的尺寸并因而降低设备成本。
通过构成本发明主题的方法，还有可能将例如工业品级的低碳钢带加热至至少大约730℃的温度且不增加它的氧化，从而可以进一步地减少处于还原气氛中的辅助加热区的长度，或者甚至可以省去此辅助加热区，该辅助加热区通常是在按照现有技术的处理作业线中用在预热区的下游。处于还原气氛中的辅助加热区长度的这种减少还对设备尺寸和设备的成本产生直接的影响。
对于要处理的所有类型的产品，通过实施构成本发明主题的方法来限制氧化量的作法可以减少带材在还原气氛中的停留时间，从而再次减少作业线的长度，或减少进行氧化物的还原的这一区域中的氢气量。
在所有情况下，通过实施构成本发明主题的方法减轻带材的氧化的作法可以改进最终产品的品质，其表面光洁度和例如在镀锌作业线上所生产的涂层的品质。
构成本发明的主题的方法允许进行低温的处理循环，因为可以限制带材在预热中的氧化：
-不再需要过热带材，以还原所形成的氧化物，由此允许有进行低温循环的可能性，这是一个能导致能量消耗降低和炉子更短的优点；
-当以低温进行处理循环时，有可能减少或者甚至省去作业线下游的带材冷却设备；以及
-由于氧化受到限制，使还原氧化物所需的时间变短，因此使下游的炉子变短。同样，当预热中的氧化减轻时，有可能在此区中将带材加热到较高的温度，并因而减少处于还原气氛中的加热区的长度。
通过参阅上述说明可以显而易见，本发明可以形成比按照现有技术的车间更万能、更有效且更便宜的热处理车间。
自然，仍然还要说明的是，本发明并不局限于此处所描述和/或示出的实施例和实施方法，而是包括其所有的变型。

Claims (9)

1．一种用于在火焰直接预热段中预热金属带且特别是钢带的方法，其目的在于限制受热金属带的氧化，而不管生产构成如何，该方法包括采用一预热区，它可以沿其长度被划分成多个具有对应于一个烧嘴的单位长度的区域，对于每个所述烧嘴，可以在固定的条件下单独地进行操作，以便能精确地调节它的空气/气体设定，并因而调节炉子中最终得到的气氛，其特征为，从预热区的下游端开始点燃一定数量的烧嘴，受到所述烧嘴的点燃的影响的炉区的长度和恢复区即烧嘴被熄灭的区域的长度可以根据热量要求变化；以及每个烧嘴在满功率下运行并且具有恒定的空气/气体设定。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，预热区的环境温度和壁温超过1100℃，最好在1250℃与1300℃之间。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征为，它是为了进行低温热处理而实施的。
4．一种用于实施如前述权利要求之一所述方法的炉子，它包括一个预热区，该预热区可被划分成多个各自具有对应于一个烧嘴(4)的单位长度的区域，每个所述烧嘴在固定的条件下独立操作，其特征为，每个烧嘴(4)由控制氧化剂进给的阀(10)和控制燃料进给的阀(11)单独地控制，以便从预热区的下游端开始，对应于热量要求地点燃多个烧嘴；以及，所述烧嘴在满功率下运行并且具有恒定的空气/气体设定。
5．如权利要求4所述的炉子，其特征为，所述阀(10,11)按配比模式工作，以便通过改变供给烧嘴(4)的氧化剂和燃料的流量而改变所送入的功率。
6．如权利要求4所述的炉子，其特征为，在预热区中送入的功率设定通过所述烧嘴(4)的工作时间与其不工作的时间之比来调节。
7．如权利要求4所述的炉子，其特征为，在预热区中送入的功率设定通过选择按满功率工作的烧嘴(4)的个数来调节。
8．如权利要求4至7之一所述的用于带材的热处理的炉子，其特征为，使预热区的出口温度适合于上述处理，以便可限制装在预热区下游的冷却区的长度，或者省去冷却区。
9．如权利要求4至7之一所述的用于钢带的热处理的炉子，其特征为，使预热区的最低出口温度适合于上述处理，以便可限制设置在预热区下游的加热区的长度，或者省去加热区。
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