CN201605295U - 高精度连续退火炉用加湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于连续退火炉用加湿装置领域，尤其涉及一种对露点精确控制的加湿器。一种高精度连续退火炉用加湿装置，包括供气端的加湿器主体和中间储罐，所述的加湿器主体包括密封槽，密封槽上连接有三套供给管路，分别为保护气体供给管路、饱和水蒸汽供给管路和纯水供给管路，所述的中间储罐的进气端通过中间湿气管路与密封槽相连，中间储罐的送气端通过湿气管路与退火炉相连；所述的中间储罐上装有露点仪，中间湿气管路的初始段装有温度传感器，温度传感器和露点仪将信号反馈给露点控制器，露点控制器控制饱和水蒸汽供给管路上的流量调节阀。本实用新型可实现露点的大范围调节，调节范围达0℃～80℃，并且对露点的控制精度高达±0.2℃。

Description

高精度连续退火炉用加湿装置

技术领域

本实用新型属于连续退火炉用加湿装置领域，尤其涉及一种对露点精确控制的加湿器。

背景技术

冷轧带钢在连续退火炉中进行脱碳退火时，带钢的碳含量及其表面氧化程度，受退火炉内气氛的影响很大。为了得到高附加值的带钢，先进的连续退火炉需要对炉内气氛进行精确控制，而炉内气氛的精确控制又以露点的精确控制为前提。露点控制的实质是控制气体的湿度，即气体中水蒸汽的比例。实际生产中，炉内露点的控制主要通过加湿器实现，因此高精度的退火炉加湿器对带钢退火后的性能及表面质量十分重要。

目前国内关于带钢退火炉用加湿器的专利很少，专利提出的加湿器大多只限于提供低露点、小容量的湿气氛，且加湿器最佳的控制状态主要通过操作人员的经验来实现，控制精度不高。

日本专利JP10193357 A公开了一种退火炉内气氛的增湿装置和方法，提出在加湿器后设置初级加热器以防止增湿气氛冷凝；在退火炉供气管前设置次级加热器以使得增湿后的气氛温度与炉内气氛的温度相同，从而保持保护气体中的水含量的稳定及炉内温度不受保护气体通入的影响，但该专利没有涉及保护气体高精度的露点控制技术。

日本专利JP2105274315 A提出一种炉气加湿的装置，水蒸汽从交替布置的炉内喷梁上的喷嘴逸出，经导流配气管流到带钢上。通过探测炉内不同处的露点温度，用控制器调节喷嘴的水蒸汽注入量、喷嘴的注入方向、导流配气管的上下方向，从而控制炉气露点分布的均匀性。该方法直接将水蒸汽通入炉内增湿，未能体现对炉气露点的调节范围和精度要求，且其控制的稳定性可能存在问题。

中国专利200820057581.2提出一种冷轧带钢退火炉内的保护气体加湿并进行露点在线控制的装置，可以较稳定地对炉内露点进行控制。该方法的基本原理是通过检测湿气温度信号控制炉内水蒸汽通入量，最终实现对炉内露点的控制。该方法存在如下不足：(1)当需要改变炉内露点时，由于槽内水蒸汽与纯水达到新的动态平衡需要较长时间，因此在切换过程中不易实现露点的稳定控制；(2)由于该方法采用湿气温度而非湿气露点来控制饱和水蒸汽量，因此炉内露点控制精度较差；(3)由于该方法中槽内存在定向流动的水蒸汽与氢氮保护气体，影响湿气混合效果，并且槽中的蒸汽为过饱和蒸汽，无法使用露点仪检测，这也对露点控制精度产生影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种高精度连续退火炉用加湿装置，该加湿装置向退火炉内持续供给大流量、气氛可控的保护气体，保护气体的露点可调范围大，控制稳定性好，控制精度高。

本实用新型是这样实现的：一种高精度连续退火炉用加湿装置，包括供气端的加湿器主体，所述的加湿器主体包括密封槽，密封槽上连接有三套供给管路，分别为保护气体供给管路、饱和水蒸汽供给管路和纯水供给管路，还包括中间储罐，所述的中间储罐的进气端通过中间湿气管路与密封槽相连，中间储罐的送气端通过湿气管路与退火炉相连；

所述的保护气体供给管路分成两条支路，其中湿气支路通入密封槽内，干气支路通入中间湿气管路的尾段；

所述的饱和水蒸汽供给管路、湿气支路和干气支路上都装有流量调节阀，所述的中间储罐上装有露点仪，中间湿气管路的初始段装有温度传感器，温度传感器和露点仪将信号反馈给露点控制器，露点控制器控制饱和水蒸汽供给管路上的流量调节阀。

所述供气端由两个或两个以上的加湿器主体并联而成；露点仪的信号反馈给一级露点控制器，一级露点控制器将结果按比例分配给单个加湿器主体的次级露点控制器，次级露点控制器控制各个加湿器主体的饱和水蒸汽供给管路上的流量调节阀。

所述的饱和水蒸汽供给管路、中间湿气管路和湿气管路外都包有隔热层，中间湿气管路和湿气管路上还装有加热器。

所述的纯水供给管路上依次装有低压报警开关和电磁切断阀，纯水供给管路的电磁切断阀与密封槽排水管路相连，密封槽排水管路上也装有电磁切断阀。

所述的密封槽内装有液位计和高压报警开关，液位计和高压报警开关通过控制器电连接纯水供给管路和密封槽排水管路上的电磁切断阀，控制器根据液位计和高压报警开关传送的信号控制纯水供给管路和密封槽排水管路上的电磁切断阀。

所述的密封槽槽体下部还装有低液位报警器、高液位报警器和溢流排放管路，所述的溢流排放管路上装有电磁切断阀，低液位报警器和纯水供给管路的电磁切断阀电连接，高液位报警器和溢流排放管路的电磁切断阀电连接。

所述的各个管路上都装有手动阀。

所述的密封槽底部的纯水引出到纯水循环管路，由纯水循环管路中的水泵送入槽顶喷淋装置，喷淋洒入密封槽内，密封槽内装有网格板，密封槽周围设有加热装置。

所述的中间储罐周围设有加热装置，内部装有风机。

所述湿气支路和干气支路上的流量调节阀与流量孔板计相连，流量调节阀既可由过程计算机设定开度，又可通过流量孔板计的信号来自行反馈调节。

本实用新型的供气管路外包裹隔热层，使得气体热量不易散失；由于将保护气体分为两条支路进行选择加湿，控制两条支路内保护气体比例，可实现露点的大范围调节，调节范围达0℃～80℃。使用多个加湿器主体并联供气，可以有效降低单个加湿器带来的系统误差，从而可以提高露点的检测精度。增加设置的中间储罐可以避免密封槽内的湿气混合不充分等问题，中间储罐可设置在退火炉旁，因此中间储罐内湿气露点与炉内露点相近；中间储罐内安装的高精度的露点仪，使得露点的调节更加精确，并且一方面可以避免退火炉内烟尘造成露点仪检测精度下降，另一方面可以避免密封槽内的保护气体露点难以准确检测的问题，这使得混合湿气的露点控制精度高达±0.2℃，且露点可调节性好。

附图说明

图1为本实用新型只装有第一加湿器主体的高精度连续退火炉用加湿装置结构示意图；

图2为三个加湿器主体并联的高精度连续退火炉用加湿装置结构原理框图。

图中：1保护气体供给管路，2湿气支路，3干气支路，4饱和水蒸汽供给管路，5第一密封槽，6第二密封槽，7第三密封槽，8中间湿气管路，9中间储罐，10湿气管路，11连续退火炉，12流量孔板计，13流量调节阀，14导气管，15湿气喷嘴，16温度传感器，17低流量报警开关，18加热器，19隔热层，20低压报警开关，21电磁切断阀，22冷凝水排放口，23纯水供给管路，24密封槽排水管路，25纯水循环管路，26水泵，27槽顶喷淋装置，28网格板，29加热装置，30风机，31露点仪，32液位计，33控制器，34低液位报警器，35高压报警开关，36高液位报警器，37溢流排放管路，38单向阀，39手动阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型表述的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，一种高精度连续退火炉用加湿装置，包括供气端的加湿器主体和中间储罐9，中间储罐9上装有露点仪31，露点仪31为冷镜式露点仪；所述的加湿器主体包括密封槽，密封槽上连接有三套供给管路，分别为保护气体供给管路1、饱和水蒸汽供给管路4和纯水供给管路23，所述的中间储罐9的进气端通过中间湿气管路8与密封槽相连，中间储罐9的送气端通过湿气管路10与退火炉11相连。

本专利的实施例可以进一步详细描述为，所述的保护气体供给管路1中的保护气为氢氮保护气，分成湿气支路2和干气支路3两条支路；其中湿气支路2中的氢氮保护气在湿气支路2上顺次流经手动阀39、流量孔板计12、流量调节阀13、手动阀39后通入中间湿气管路8的尾段；保护气在干气支路3上顺次流经手动阀39、流量孔板计12、流量调节阀13、手动阀39后通入密封槽内，与饱和水蒸汽供给管路4中通入的饱和水蒸汽混合后形成混合湿气，经中间湿气管路8通入中间储罐9，再经湿气管路10最终流入连续退火炉11内；干气支路3中的氢氮保护气在干气支路3上顺次流经手动阀39、流量孔板计12、流量调节阀13、手动阀39后通入中间湿气管路8的尾段，与混合湿气混合后通入中间储罐9，再经湿气管路10最终流入连续退火炉11内。为了实现露点的大范围调节，湿气支路2和干气支路3上设有的流量调节阀13，可根据退火炉11内保护气体流量要求及露点要求控制各自流量及其比例；当水蒸汽流量与湿气支路2和干气支路3两条支路内保护气体的总流量一定时，通过增加湿气支路2保护气体的比例，即可增加湿气中的水蒸汽比例，从而获得高露点的保护气体，反之，可获得低露点的保护气体。湿气支路2和干气支路3两条支路内保护气体的总流量则根据实际生产需要确定；流量调节阀13既可由过程计算机设定开度，又可通过孔板计13的信号来自行反馈调节。

密封槽内的混合湿气依次经过导气管14、中间湿气管路8后，经湿气喷嘴15通入中间储罐9内；中间湿气管路8上顺次设有温度传感器16、低流量报警开关17、加热器18，中间湿气管路8外包有隔热层19，低流量报警开关17可监控混合湿气的供给能力。

所述的饱和水蒸汽供给管路4中的饱和水蒸汽依次流经低压报警开关20、电磁切断阀21、流量调节阀13、单向阀38、手动阀39后从湿气喷嘴15上的槽孔进入密封槽；饱和水蒸汽供给管路4外包有隔热层19，且留有冷凝水排放口22。饱和水蒸汽供给管路4上的流量调节阀13与露点控制器电连接，温度传感器16和露点仪31将信号反馈给露点控制器，露点控制器控制饱和水蒸汽供给管路4上的流量调节阀13。在湿气支路2和干气支路3两条支路内保护气体的流量及比例一定时，为了进一步调节露点，可通过调节通入密封槽内的水蒸汽流量，来改变混合湿气中的水蒸汽比例。

混合湿气的温度变化反映的是混合湿气中水蒸汽比例的变化。在通入密封槽内的保护气体流量一定时，当水蒸汽比例较高时，混合湿气的温度相对较高，反之，混合湿气的温度较低。水蒸汽的比例主要取决于：(1)通入密封槽中的饱和水蒸汽量；(2)饱和水蒸汽在密封槽内的汽液平衡状态。因此，调节过程中，除了调节密封槽内饱和水蒸汽通入量外，还需要调节密封槽内压力与温度来控制饱和水蒸汽的冷凝量。

为了控制密封槽内饱和水蒸汽的冷凝量，利用密封槽周围的加热装置29控制密封槽内纯水的温度来实现。密封槽上装有纯水循环管路25，利用纯水循环管路25上的水泵26将密封槽槽底纯水打到槽顶部后，再向槽内喷淋，快速均匀槽内纯水温度，并实现与饱和水蒸汽的热交换。

为了使保护气体与水蒸汽充分混合，在密封槽中部设有网格板28。通入的保护气体与水蒸汽先经过网格板28混合均匀后，再经中间湿气管路8流向中间储罐9。

为了保证密封槽内水量恒定，减少槽内压力波动，设有小流量的纯水供给管路23并在密封槽安装了密封槽排水管路24，所述的纯水供给管路23上依次装有低压报警开关20和电磁切断阀21并配有单向阀38和手动阀39，纯水供给管路23的电磁切断阀21与密封槽排水管路24相连，密封槽排水管路24上也装有电磁切断阀21，可间歇供水与排水。

所述的密封槽内装有液位计32和高压报警开关35，液位计32和高压报警开关35通过控制器33电连接纯水供给管路23和密封槽排水管路24上的电磁切断阀21，控制器33根据液位计32和高压报警开关35传送的信号控制纯水供给管路23和密封槽排水管路24上的电磁切断阀21；密封槽槽体下部还装有低液位报警器34、高液位报警器36和溢流排放管路37，所述的溢流排放管路37上装有电磁切断阀21，低液位报警器34和纯水供给管路23的电磁切断阀21电连接，高液位报警器36和溢流排放管路37的电磁切断阀21电连接。

密封槽内的纯水供给管路23补足后，液位信号通过液位计32传送给控制器33。低液位报警器34也可监控纯水供给管路23，使供水继续。当水位持续升高时，槽内压力上升，液位计32和高压报警开关35的信号传送给控制器33，使得纯水供给管路23上的电磁切断阀21关闭，同时溢流排放管路37上的电磁切断阀21打开排水；且高液位报警器36的信号也可控制溢流排放管路37上的电磁切断阀21打开排水。纯水供给管路23上的电磁切断阀21为小流量、多频次开闭，要求响应性好，使得密封槽内压力尽量稳定。

如图2所示，供气端可以使用多个加湿器主体并联，然后再与中间储罐9串联；在本实施例中，我们采用三个加湿器主体并联后串联中间储罐9，使用多个加湿器主体并联供气，可以有效降低单个加湿器带来的系统误差，从而可以提高露点的检测精度。所述的中间储罐9内部装有风机30，第一密封槽5、第二密封槽6和第三密封槽7生成的混合湿气通入中间储罐9后，经风机30搅拌，由导气管14、湿气管路10通入退火炉11内。湿气管路10上顺次安装有低流量报警开关17、加热器18、手动阀38，湿气管路10外包有隔热层19，中间储罐9周围设有加热装置29，可有效防止中间储罐9内的水蒸汽冷凝。工作中加热器18与加热装置29将混合湿气加热到100℃以上，同时饱和水蒸汽供给管路4、中间湿气管路8和湿气管路10包覆的隔热层19可有效防止气体冷凝。

露点的精确控制通过两级控制模式实现：

单个加湿器主体的露点值根据中间湿气管路内的湿气温度检测值以及干/湿两条支路内的保护气体流量比例计算得出；中间湿气管路8上的温度传感器16将混合湿气的温度信号反馈给单个加湿器主体的次级露点控制器，并通过次级露点控制器调节湿气支路2、干气支路3和饱和水蒸汽供给管路4上的流量调节阀13，以调节饱和水蒸汽量和干/湿两条支路内的保护气体流量比例，使单个加湿器主体的露点值达到目标值。

中间储罐9上的露点仪31将其露点检测信号反馈给一级露点控制器，一级露点控制器比较露点设定值与露点检测值间的偏差，并将偏差结果按比例分配至各单个加湿器主体的次级露点控制器，对各单个加湿器主体的露点设定值进行修正，进而使中间储罐9内的的露点值达到目标值。

以上所用的露点控制器可选用PID控制器。

Claims (10)

1.一种高精度连续退火炉用加湿装置，包括供气端的加湿器主体，所述的加湿器主体包括密封槽，密封槽上连接有三套供给管路，分别为保护气体供给管路、饱和水蒸汽供给管路和纯水供给管路，其特征是：所述加湿装置还包括中间储罐，所述的中间储罐的进气端通过中间湿气管路与密封槽相连，中间储罐的送气端通过湿气管路与退火炉相连；

所述的保护气体供给管路分成两条支路，其中湿气支路通入密封槽内，干气支路通入中间湿气管路的尾段；

所述的饱和水蒸汽供给管路、湿气支路和干气支路上都装有流量调节阀，所述的中间储罐上装有露点仪，中间湿气管路的初始段装有温度传感器，温度传感器和露点仪将信号反馈给露点控制器，露点控制器控制饱和水蒸汽供给管路上的流量调节阀。

2.如权利要求1所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述供气端由两个或两个以上的加湿器主体并联而成；露点仪的信号反馈给一级露点控制器，一级露点控制器将结果按比例分配给单个加湿器主体的次级露点控制器，次级露点控制器控制各个加湿器主体的饱和水蒸汽供给管路上的流量调节阀。

3.如权利要求1或2所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的饱和水蒸汽供给管路、中间湿气管路和湿气管路外都包有隔热层，中间湿气管路和湿气管路上还装有加热器。

4.如权利要求3所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的纯水供给管路上依次装有低压报警开关和电磁切断阀，纯水供给管路的电磁切断阀与密封槽排水管路相连，密封槽排水管路上也装有电磁切断阀。

5.如权利要求4所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的密封槽内装有液位计和高压报警开关，液位计和高压报警开关通过控制器电连接纯水供给管路和密封槽排水管路上的电磁切断阀，控制器根据液位计和高压报警开关传送的信号控制纯水供给管路和密封槽排水管路上的电磁切断阀。

6.如权利要求5所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的密封槽槽体下部还装有低液位报警器、高液位报警器和溢流排放管路，所述的溢流排放管路上装有电磁切断阀，低液位报警器和纯水供给管路的电磁切断阀电连接，高液位报警器和溢流排放管路的电磁切断阀电连接。

7.如权利要求6所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的各个管路上都装有手动阀。

8.如权利要求3所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的密封槽底部的纯水引出到纯水循环管路，由纯水循环管路中的水泵送入槽顶喷淋装置，喷淋洒入密封槽内，密封槽内装有网格板，密封槽周围设有加热装置。

9.如权利要求3所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述的中间储罐周围设有加热装置，内部装有风机。

10.如权利要求3所述的高精度连续退火炉用加湿装置，其特征是：所述湿气支路和干气支路上的流量调节阀与流量孔板计相连，流量调节阀既可由过程计算机设定开度，又可通过流量孔板计的信号来自行反馈调节。

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