熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝及其合金化爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝及其合金化爐。該工藝是對從鋅鍋中輸出的帶鋼在線依次進(jìn)行加熱、保溫、冷卻，最終實(shí)現(xiàn)帶鋼合金化的過程，關(guān)鍵是在合金化爐的中部保溫段控制保溫溫度為500～550℃，保溫時間為10～15s；與此同時，通過在帶鋼兩側(cè)面分別噴氣和抽氣的方式，使中部保溫段內(nèi)形成至少一道垂直于帶鋼輸送方向的高溫氣簾，從而將熱量集中控制在高溫氣簾所形成的分隔區(qū)中，阻隔中部保溫段內(nèi)的煙囪效應(yīng)。其合金化爐包括底部加熱段、中部保溫段和上部冷卻段，設(shè)計(jì)要點(diǎn)是在中部保溫段上至少設(shè)置有一套高溫氣簾發(fā)生器。本發(fā)明能抑制“煙囪效應(yīng)”的發(fā)生，降低保溫段的熱量散逸，提高熱處理效率。
【專利說明】熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝及其合金化爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱鍍鋅帶鋼制造領(lǐng)域，具體地指一種熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝及其合金化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]熱鍍鋅鋼板因其較低的生產(chǎn)成本，較好的耐腐蝕性能、涂裝性能、焊接性能和抗沖擊性能，非常適合應(yīng)用于汽車、家電等高檔熱鍍鋅產(chǎn)品消費(fèi)行業(yè)，能夠滿足用戶對產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)表面特性和良好內(nèi)在性能的質(zhì)量要求。
[0003]從鋅鍋中輸出的熱鍍鋅帶鋼通常需要在合金化爐中完成多段熱處理，國際上通行的工藝是“先高溫后低溫”的退火處理工藝，根據(jù)不同的鋼種，其工藝溫度和保溫時間也有細(xì)微的差別。但是，在大量的現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐中，存在的難點(diǎn)問題在于熱鍍鋅帶鋼在合金化爐加熱段、保溫段和冷卻段所需合金化反應(yīng)溫度的穩(wěn)定性要求較高，稍有偏差就無法獲得較好的合金化層和良好的抗粉化特性。
[0004]目前，工業(yè)應(yīng)用中的合金化爐多采用立式布置形式，爐體位于鋅鍋頂部控制鍍層厚度的氣刀正上方，沿氣刀向上分別布置有合金化爐的底部加熱段、中部保溫段和上部冷卻段，每段溫度都需要遵循退火工藝曲線及速度要求(即保溫時間)。傳統(tǒng)的中部保溫段多采用兩段式結(jié)構(gòu)，一段移動，一段固定，四周全密封，僅兩端開口使帶鋼通過，在其內(nèi)部安裝有電磁感應(yīng)或者熱電 阻加熱裝置，用于帶鋼的保溫，完成帶鋼的合金化退火過程。帶鋼合金化退火的初始溫度為鋅鍋中鋅液460°C左右，再經(jīng)過底部加熱段加熱，達(dá)到530~550°C左右進(jìn)入中部保溫段，并保持一段時間，以得到較好的合金化層。
[0005]但是，受到立式布置的合金化爐“煙囪效應(yīng)”的影響，即使在爐子整體密封完好的情況下，熱量也極易從中部保溫段下端向上散逸到上端，下端則由冷空氣進(jìn)入補(bǔ)充，從而造成中部保溫段上端溫度高于下端溫度，其危害主要體現(xiàn)在四個方面:一、整個工藝過程無法滿足“先高溫后低溫”的要求，導(dǎo)致質(zhì)量不能穩(wěn)定控制；二、熱量的快速散逸無法確保中部保溫段保持在530~550°C的工藝溫度，有時保溫溫度僅480°C，甚至無法順利完成合金化過程；三、由中部保溫段散逸出去的熱量較大，帶鋼上端溫度較高，會對上部冷卻段的冷卻能力提出較高要求，這樣進(jìn)一步影響了產(chǎn)品質(zhì)量；四、熱量散失還對鍍后其它設(shè)備造成不利影響，降低這些設(shè)備的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是要提供一種能夠抑制“煙囪效應(yīng)”發(fā)生、降低中部保溫段熱量散逸、確保所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝及其合金化爐。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝，是對從鋅鍋中輸出的帶鋼在線依次進(jìn)行加熱、保溫、冷卻，最終實(shí)現(xiàn)帶鋼合金化的過程，其特殊之處在于，它包括如下步驟:
[0008]I)先將經(jīng)過熱鍍鋅處理的帶鋼輸送至合金化爐的底部加熱段，控制加熱溫度為520~560°C，加熱時間為5~8s ;
[0009]2)然后將帶鋼向上輸送至合金化爐的中部保溫段，控制保溫溫度為500~550°C，保溫時間為10~15s ;與此同時，通過在帶鋼兩側(cè)面分別噴氣和抽氣的方式，使中部保溫段內(nèi)形成至少一道垂直于帶鋼輸送方向的高溫氣簾，從而將熱量集中控制在高溫氣簾所形成的分隔區(qū)中，阻隔中部保溫段內(nèi)的煙囪效應(yīng)；
[0010]3)最后將帶鋼繼續(xù)向上輸送至合金化爐的上部冷卻段，控制出口溫度為280~320 °C即可。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟I)中，控制加熱溫度為530~550°C ;所述步驟2)中，控制保溫溫度為520~550°C。帶鋼在底部加熱段時控制其溫度在530~550°C的范圍內(nèi)，帶鋼在中部保溫段時控制其溫度在520~550°C的范圍內(nèi)，可以得到質(zhì)量更高的合金化層。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟2)中，高溫氣簾的噴射速度為20~60m/s，氣簾溫度為400~600°C，以使中部保溫段分段保溫的效果更好。
[0013]最佳地，所述步驟2)中，高溫氣簾的噴射速度為30~50m/s，氣簾溫度為490~550°C，可使中部保溫段分段保溫的效果最好。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟2)中，高溫氣簾形成有兩道，一道位于中部保溫段的中間，另一道位于中部保溫段出口處。兩道高溫氣簾將中部保溫段分隔為不同保溫區(qū)間，可根據(jù)合金化要求精細(xì)控制其各保溫區(qū)的溫度，阻隔“煙囪效應(yīng)”，進(jìn)一步防止熱散失。
[0015]本發(fā)明為實(shí) 現(xiàn)上述工藝而設(shè)計(jì)的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐，包括底部加熱段、中部保溫段和上部冷卻段，所述底部加熱段內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)加熱器，所述中部保溫段設(shè)置內(nèi)有電阻加熱器，其特殊之處在于，所述中部保溫段上至少設(shè)置有一套高溫氣簾發(fā)生器，所述高溫氣簾發(fā)生器具有分別設(shè)置在帶鋼兩側(cè)面的一排噴氣嘴和一排抽氣嘴，所述噴氣嘴和抽氣嘴沿帶鋼寬度方向均勻等高布置；并且，所述噴氣嘴的輸出端垂直正對帶鋼的一側(cè)面，所述噴氣嘴的輸入端與循環(huán)風(fēng)道的一端相連；所述抽氣嘴的輸入端垂直正對帶鋼的另一側(cè)面，所述抽氣嘴的輸出端與循環(huán)風(fēng)道的另一端相連；所述循環(huán)風(fēng)道上設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)工作時即可在帶鋼兩側(cè)面形成垂直于其輸送方向的高溫氣簾。
[0016]作為優(yōu)選方案之一，所述中部保溫段呈整體空腔結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有兩套高溫氣簾發(fā)生器，一套高溫氣簾發(fā)生器設(shè)置在中部保溫段的中間，另一套高溫氣簾發(fā)生器設(shè)置在中部保溫段出口處。中部保溫段的整體空腔結(jié)構(gòu)可增加其氣密性，而兩套高溫氣簾發(fā)生器噴射形成的兩道高溫氣簾可以將中部保溫段分隔成不同的保溫區(qū)間，實(shí)現(xiàn)各保溫區(qū)溫度的精細(xì)控制，確保實(shí)現(xiàn)“先高溫后低溫”的退火工藝。
[0017]作為優(yōu)選方案之二，所述中部保溫段呈整體空腔結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有三至四套高溫氣簾發(fā)生器，各套高溫氣簾發(fā)生器沿中部保溫段長度方向均勻間隔布置。中部保溫段的整體空腔結(jié)構(gòu)可增加其氣密性，而多套高溫氣簾發(fā)生器噴射形成的多個高溫氣簾可將中部保溫段分隔為多個保溫區(qū)間，從而使每個保溫區(qū)的溫度根據(jù)合金化要求獲得精細(xì)控制。
[0018]進(jìn)一步地，所述中部保溫段的出口與上部冷卻段的進(jìn)口之間設(shè)置有翻板式密封擋板。翻板式密封擋板能減少冷卻段與保溫段氣體對流，防止熱量散逸到上部冷卻段，降低上部冷卻段的冷卻負(fù)荷，延長冷卻段設(shè)備的使用壽命。
[0019]更進(jìn)一步地，所述高溫氣簾發(fā)生器的噴氣嘴和抽氣嘴各設(shè)置有八個，每個噴氣嘴和抽氣嘴的輸出端呈扁平的刀唇形。呈扁平的刀唇形噴氣嘴輸出端易于形成高溫氣簾，抽氣嘴與噴氣嘴的輸出端形狀相同易于保持氣壓穩(wěn)定。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:所設(shè)計(jì)高溫氣簾發(fā)生器在中部保溫段內(nèi)形成穩(wěn)定可靠的隔斷氣簾，有效解決了合金化爐中部保溫段熱量上下不均、易出現(xiàn)“煙園效應(yīng)”的問題，可實(shí)現(xiàn)中部保溫段出入口、內(nèi)部小區(qū)域內(nèi)的溫度和壓力穩(wěn)定，大幅降低保溫段的熱量散逸，確保熱量集中在各分隔段中。還可以根據(jù)工藝條件要求，分段控制不同分隔段的保溫功率，實(shí)現(xiàn)合金化溫度的分段精細(xì)控制，獲得最佳的“先高溫后低溫”退火處理工藝。同時，對中部保溫段的熱量控制，一方面穩(wěn)定了中部保溫段的工藝要求，另一方面降低了后工序的冷卻負(fù)荷，保護(hù)了后續(xù)設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐在鍍鋅生產(chǎn)線上的布局方位示意圖。
[0022]圖2為圖1所示合金化爐的細(xì)化結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為圖2中的A— A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中:底部加熱段1，中部保溫段2，上部冷卻段3，高溫氣簾發(fā)生器4，噴氣嘴5，抽氣嘴6，循環(huán)風(fēng)道7，循環(huán)風(fēng)機(jī)8，帶鋼9，翻板式密封擋板10，感應(yīng)加熱器11，電阻加熱器12，鋅鍋13，沉沒輥14，氣刀15，爐頂輥16，高溫氣簾Q。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐安裝在鍍鋅生產(chǎn)線上的鋅鍋13與爐頂輥16之間，帶鋼9從鋅鍋13內(nèi)的沉沒輥14處引出，經(jīng)過氣刀15控制鍍鋅層厚度，進(jìn)入合金化爐中熱處理，最后繞爐頂輥16輸出。
[0027]如圖2~3所示，該合金化爐主要由底部加熱段1、中部保溫段2和上部冷卻段3組合而成。其中，底部加熱段I內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)加熱器11，用于將帶鋼9快速加熱至設(shè)計(jì)溫度；中部保溫段2內(nèi)設(shè)置有電阻加熱器12，用于按工藝要求對帶鋼9保溫一段時間；中部保溫段2的出口與上部冷卻段3的進(jìn)口之間設(shè)置有翻板式密封擋板10，用于防止熱量散逸到上部冷卻段3。在翻板式密封擋板10中間留有供帶鋼9通過的空隙。
[0028]中部保溫段2呈整體空腔結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有兩套高溫氣簾發(fā)生器4，一套高溫氣簾發(fā)生器4安裝在中部保溫段2的中間，另一套高溫氣簾發(fā)生器4設(shè)置在中部保溫段2出口處。這樣，可以通過高溫氣簾發(fā)生器4形成兩道高溫氣簾Q，將中部保溫段2分隔為二個保溫區(qū)間，實(shí)現(xiàn)二個保溫區(qū)溫度的精細(xì)控制。當(dāng)然，也可以根據(jù)實(shí)際情況在中部保溫段2設(shè)置三至四套高溫氣簾發(fā)生器4，各套高溫氣簾發(fā)生器4沿中部保溫段2長度方向均勻間隔布置。 [0029]具體地，每個高溫氣簾發(fā)生器4都具有分別設(shè)置在帶鋼9兩側(cè)面的一排噴氣嘴5和一排抽氣嘴6，噴氣嘴5和抽氣嘴6沿帶鋼9寬度方向均勻等高布置。每排噴氣嘴5和抽氣嘴6各設(shè)置有八個，每個噴氣嘴5和抽氣嘴6的輸出端呈扁平的刀唇形。并且，各噴氣嘴5的輸出端垂直正對帶鋼9的一側(cè)面,各噴氣嘴5的輸入端與循環(huán)風(fēng)道7的一端相連；各抽氣嘴6的輸入端垂直正對帶鋼9的另一側(cè)面,各抽氣嘴6的輸出端與循環(huán)風(fēng)道7的另一端相連。同時，在循環(huán)風(fēng)道7上安裝有循環(huán)風(fēng)機(jī)8，循環(huán)風(fēng)機(jī)8工作時即可在帶鋼9兩側(cè)面形成垂直于其輸送方向的高溫氣簾Q。
[0030]上述熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐的工藝過程如下:
[0031]I)從鋅鍋13中引出的帶鋼9經(jīng)過氣刀15處理，輸送至合金化爐的底部加熱段1，加熱溫度控制在520~560°C，最好控制在530~550°C，加熱時間為5~8s。
[0032]2)然后將帶鋼9向上輸送至合金化爐的中部保溫段2，保溫溫度控制在500~550°C，最好控制在520~550°C，保溫時間為10~15s。與此同時，高溫氣簾發(fā)生器4中的噴氣嘴5和抽氣嘴6在帶鋼9兩側(cè)面分別噴氣和抽氣，使中部保溫段2內(nèi)形成二道垂直于帶鋼9輸送方向的高溫氣簾Q。高溫氣簾Q的噴射速度控制在20~60m/s，最好控制在30~50m/s，氣簾溫度控制在400~600°C，最好控制在490~550°C。這樣，可以將熱量集中控制在高溫氣簾Q所形成的分隔區(qū)中，阻隔中部保溫段2內(nèi)的煙囪效應(yīng)。其中，設(shè)置在中部保溫段2出口處的高溫氣簾發(fā)生器4與翻板式密封擋板10協(xié)同配合，可以有效減少中部保溫段2的熱量散逸到上部冷卻段3，增大上部冷卻段3的冷卻能力，并延長冷卻設(shè)備的使用壽命O
[0033]3)最后將帶鋼9繼續(xù)向上輸送至合金化爐的上部冷卻段3，控制出口溫度為280~320°C，從爐頂 輥16處輸出即可。
【權(quán)利要求】
1.一種熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝，是對從鋅鍋(13)中輸出的帶鋼(9)在線依次進(jìn)行加熱、保溫、冷卻，最終實(shí)現(xiàn)帶鋼(9)合金化的過程，其特征在于:它包括如下步驟: 1)先將經(jīng)過熱鍍鋅處理的帶鋼(9)輸送至合金化爐的底部加熱段(I)，控制加熱溫度為520~560°C，加熱時間為5~8s ; 2)然后將帶鋼(9)向上輸送至合金化爐的中部保溫段(2)，控制保溫溫度為500~550°C，保溫時間為10~15s ;與此同時，通過在帶鋼(9)兩側(cè)面分別噴氣和抽氣的方式，使中部保溫段(2)內(nèi)形成至少一道垂直于帶鋼(9)輸送方向的高溫氣簾(Q)，從而將熱量集中控制在高溫氣簾(Q)所形成的分隔區(qū)中，阻隔中部保溫段(2)內(nèi)的煙囪效應(yīng)； 3)最后將帶鋼(9)繼續(xù)向上輸送至合金化爐的上部冷卻段(3)，控制出口溫度為280~320°C即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝，其特征在于:所述步驟I)中，控制加熱溫度為530~550°C ;所述步驟2)中，控制保溫溫度為520~550°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝，其特征在于:所述步驟2)中，高溫氣簾(Q)的噴射速度為20~60m/s，氣簾溫度為400~600°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝，其特征在于:所述步驟2)中，高溫氣簾(Q)的噴射速度為30~50m/s，氣簾溫度為490~550°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式熱處理工藝，其特征在于:所述步驟2)中，高溫氣簾(Q )形成有兩道，一道位于中部保溫段(2)的中間，另一道位于中部保溫段⑵出口處。
6.一種為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述工藝而設(shè)計(jì)的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐，包括底部加熱段(I)、中部保溫段⑵和上部冷卻段(3)，所述底部加熱段⑴內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)加熱器(11)，所述中部保溫段(2)內(nèi)設(shè)置有電阻加熱器(12)，其特征在于:所述中部保溫段(2)上至少設(shè)置有一套高溫氣簾發(fā)生器(4)，所述高溫氣簾發(fā)生器(4)具有分別設(shè)置在帶鋼(9)兩側(cè)面的一排噴氣嘴(5)和一排抽氣嘴(6)，所述噴氣嘴(5)和抽氣嘴(6)沿帶鋼(9)寬度方向均勻等高布置；并且，所述噴氣嘴(5)的輸出端垂直正對帶鋼(9)的一側(cè)面，所述噴氣嘴(5)的輸入端與循環(huán)風(fēng)道(7)的一端相連；所述抽氣嘴(6)的輸入端垂直正對帶鋼(9)的另一側(cè)面，所述抽氣嘴(6)的輸出端與循環(huán)風(fēng)道(7)的另一端相連；所述循環(huán)風(fēng)道(7)上設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)(8)，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)(8)工作時即可在帶鋼(9)兩側(cè)面形成垂直于其輸送方向的高溫氣簾(Q)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐，其特征在于:所述中部保溫段(2)呈整體空腔結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有兩套高溫氣簾發(fā)生器(4)，一套高溫氣簾發(fā)生器(4)設(shè)置在中部保溫段(2)的中間，另一套高溫氣簾發(fā)生器(4)設(shè)置在中部保溫段(2)出口處。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐，其特征在于:所述中部保溫段(2)呈整體空腔結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有三至四套高溫氣簾發(fā)生器(4)，各套高溫氣簾發(fā)生器(4)沿中部保溫段(2)長度方向均勻間隔布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐，其特征在于:所述中部保溫段(2)的出口與上部冷卻段(3)的進(jìn)口之間設(shè)置有翻板式密封擋板(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的熱鍍鋅帶鋼分段氣封式合金化爐，其特征在于:所述高溫氣簾發(fā)生器(4)的噴氣嘴(5)和抽氣嘴(6)各設(shè)置有八個，每個噴氣嘴(5)和抽氣嘴(6)的輸出 端呈扁平的刀唇形。
【文檔編號】C21D9/52GK104032120SQ201410245726
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】陳剛, 孫方義, 嚴(yán)開勇, 萬險(xiǎn)峰, 黃正煌, 黃幗, 王毅, 張文奇, 邱碧濤, 夏江濤 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司