热量散逸控制技术在武钢合金化炉上的应用.pdf

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1、第５期（总第１９８期）机械工程与自动化Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＯｃｔ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０５-０１８９-０２热量散逸控制技术在武钢合金化炉上的应用陈刚，李良洪，夏江涛，邱碧涛，李华（武钢研究院，湖北武汉４３００８０）摘要：合金化炉内温度的准确性和均匀性对合金化过程的有效性和稳定性至关重要。基于对合金化炉温度分布情况的分析，探讨了有效控制热量散逸的设备技术手段，并在现场应用，取得了良好的应用效果。关键词：合金化炉；烟囱效应；热量控制中图分类号：

2、ＴＧ１７４.４４５文献标识码：Ｂ1问题的提出气温度下降，无法保证必要的合金化工艺温度及均匀热镀锌合金化钢板因其优良的耐腐蚀性能、涂覆性性，从而引起合金化板合金化不均和抗粉化性能差等能、焊接性能、耐热特性和抗冲击性能非常适合应用于产品缺陷。合金化过程中炉温的波动直接影响合金化汽车、家电等高档热镀锌产品生产行业，能够满足用户板产品的质量，炉温偏低时，锌、铁不能充分扩散，因此［１］对产品的优质表面特性和良好内在性能的质量要求。也不能形成理想的锌铁合金相组织；而温度过高则锌纯锌钢板的焊接性较差，不能满足汽车生产中的铁会过度扩散，镀层中

3、Ｆｅ含量过高，合金化板粉化性焊接要求，因此需要对镀层进行合金化退火，使钢板中能偏高，因而有大量的热空气流出均热段，使得均热段的铁向锌层扩散，形成成形性和焊接性良好的锌-铁内空气温度下降。现场运行结果表明，均热段出口温度合金层。合金化是指把热浸镀得到的纯锌镀层立即在只有不到４００℃（现场实测值），远低于设计值５３０℃，４５０℃～５５０℃下进行扩散退火，最后喷气冷却至３００℃，从而影响到镀锌板的合金化效果，最终影响产品质量。获得铁含量（质量分数）在７％～１５％之间的锌铁合金镀层的过程。武钢二冷镀后合金化镀锌板生产工艺流程如图１所示

4、，合金化炉通常布置在锌锅正上方，多为加热段、均热段和冷却段三段立式结构。带钢被感应加热段的感应加热器快速加热到所要求的合金化温度，然后带钢进入合金化炉的均热段，根据ＧＡ（ＧａｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎＡｎｎｅａｌｉｎｇ）加热工艺曲线的要求，带钢要在一定的温度范围内维持一定时间，完成合金化过程。为补偿低产量时的散热损失，在均热段的底部布置可控硅连续控制的电阻辐射管加热器；在均热段出口处安装翻板式密封挡板，限制因烟囱效应而抽吸的空气量，以减少热空气进入冷却段，同时减少冷空气进入均热段，带钢出均热段后即进入空气冷却段。合金化过程控制就是

5、分别实现对三段中带钢目标温度的控制和调节，该过程主要受到合金化温度、退火图１武钢二冷ＤＲＥＶＥＲ镀后合金化镀锌板生产工艺流程时间和冷却强度等多个因素的影响。由于合金化炉立2热量散逸控制技术及数值模拟计算式高层结构存在较为严重的“烟囱效应”，对热量的抽为了有效抑制合金化炉均热段的热量散逸，提出吸作用明显，因此必须采用有效手段进行抑制。但从了在均热段和冷却段之间设置一套或者多套气封装置原理和结构上讲，翻板式密封挡板不能有效地阻碍均的技术方案，利用喷吹出的压缩空气形成气帘，断绝热段的“烟囱效应”，导致均热段热量大量向上运动散“烟囱效

6、益”的发生路径，从而有效降低均热段热量的失，因而有大量的热空气流出均热段，使得均热段内空散逸速度；再配合出口翻板的开度调节，进一步抑制热收稿日期：２０１６-０３-１５；修订日期：２０１６-０７-２９作者简介：陈刚（１９７８-），男，湖北黄陂人，高级工程师，在读博士，主要从事轧钢设备的研究与开发工作。・１９０・机械工程与自动化２０１６年第５期气流的向上运动，形成组合调节模式。本文设计的均流方向不断变得散乱，容易引起炉压的波动，对炉温的热段气封保护装置示意图如图２所示。均匀性产生不利影响；②射流速度过低无法有效抑制热量的散逸，合理

7、的射流速度必须满足气帘的密封要求；③过高的射流速度会同时引起倒灌和炉压波动。气帘射流速度必须同时兼顾炉压稳定性的要求，同样气帘最佳的射流速度应控制在２５ｍ／ｓ～６０ｍ／ｓ。１-感应线圈；２-加热电阻；３，５-气封；４，６-循环风机；７-炉温调节挡板；８-带钢；９-抽空喷嘴；１０-气体过滤除灰装置；１１-循环风道；１２-气体热量补偿器（加热器）；１３-循环风机；１４-喷射喷嘴；１５-带钢；１６-合金化炉外罩；图３不同射流速度下均热段和冷却段内的温度场分布情况１７-均热段内罩；１８-炉温调节挡板图２均热段气封保护装置示意图（包括加

8、热段和冷却段）整套装置设置在均热段的出口，调节翻板正下方的位置，由抽吸风机实现均热段的气封功能，通过抽吸量的匹配保持炉内炉压的稳定。如要实现均热段的温度均匀性，可利用气帘将均热段进行多级分隔（图２中仅分隔１级），从而抑制“烟囱效应”的发生，并确保炉内自下而上的“低温到高温”工