本發(fā)明涉及冷軋帶鋼連續(xù)熱處理領(lǐng)域，尤其涉及一種立式帶鋼熱處理裝置和方法。

背景技術(shù)：

目前中高端冷軋帶鋼產(chǎn)品一般采用立式連續(xù)退火爐，爐內(nèi)氣氛為N2和H2混合保護(hù)氣。圖1為現(xiàn)有的典型連續(xù)熱處理爐示意圖。熱處理工藝段按帶鋼1運(yùn)行方向從左到右主要由預(yù)熱段2、加熱段3、均熱段4、緩冷段5、快冷段6、過時(shí)效段7、終冷段8等組成。其中，預(yù)熱段有直接火焰加熱和煙氣預(yù)熱兩種方式；加熱段基本上采用N2和H2混合保護(hù)氣下輻射管輻射加熱方式；均熱段有輻射管輻射均熱或電阻輻射均熱兩種；緩冷段通常采用低速的保護(hù)氣噴氣冷卻；快冷段有水淬、水霧冷卻和高速噴氣冷卻等方式；過時(shí)效段利用電阻輻射進(jìn)行輻射補(bǔ)熱和保溫；終冷段冷卻方式主要為水噴淋冷卻。

上述的工藝路徑中主要存在如下缺點(diǎn)：

1)預(yù)熱段采用直接火焰加熱或者煙氣預(yù)熱，由于燃燒產(chǎn)物和帶鋼表面直接接觸換熱，一方面會(huì)造成帶鋼表面氧化，另一方面燃燒產(chǎn)物中污物容易沉積在帶鋼表面，此外由于后續(xù)加熱段是保護(hù)氣環(huán)境，因此要防止預(yù)熱段的氣氛滲入后續(xù)加熱段，預(yù)熱段和后續(xù)加熱段間的密封要求很高。

2)輻射加熱區(qū)主要通過輻射管的輻射熱加熱帶鋼，加熱速度慢，加熱時(shí)間長(zhǎng)，需要占用很長(zhǎng)的爐子段；而且由于受到加熱元件結(jié)構(gòu)、布置方式和設(shè)備安全等因素影響，加熱均勻性差；

3)快速冷卻區(qū)采用水淬或者水霧等濕式冷卻，難以控制板形，而且后續(xù)還需要帶鋼表面清洗工序，否則會(huì)影響帶鋼表面質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種立式帶鋼噴氣熱處理裝置及方法，在熱處理過程中，帶鋼一直處于保護(hù)氣氛中，帶鋼僅與保護(hù)氣進(jìn)行直接熱交換。在加熱段和均熱段，利用輻射管加熱混合保護(hù)氣后，再用噴嘴將加熱后的混合保護(hù)氣噴吹到帶鋼表面實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼的加熱，既能實(shí)現(xiàn)均勻的熱交換，又能避免光亮度高的帶鋼對(duì)輻射熱吸收效率低的缺陷，另外，用混合保護(hù)氣與輻射管排放的熱煙氣換熱后再用于預(yù)熱段和過時(shí)效段的加熱作業(yè)，既節(jié)約了能源，又避免了帶鋼在預(yù)熱段的表面氧化和污物堆積，并充分利用了輻射管的煙氣余熱，在保證帶鋼表面質(zhì)量情況下實(shí)現(xiàn)快速、均勻高效地加熱和冷卻帶鋼，節(jié)能減排，減少爐子長(zhǎng)度，在連續(xù)退火以及熱鍍鋅機(jī)組都有廣闊的推廣前景。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種立式帶鋼噴氣熱處理裝置，爐體內(nèi)按帶鋼運(yùn)行方向順次布置預(yù)熱段、加熱段、均熱段、緩冷段、快冷段、過時(shí)效段和終冷段，所述預(yù)熱段、加熱段、均熱段、緩冷段、快冷段、過時(shí)效段和終冷段，均充滿保護(hù)氣，帶鋼僅與保護(hù)氣進(jìn)行直接熱交換，相鄰兩段內(nèi)的保護(hù)氣用氣密裝置隔絕。

所述的預(yù)熱段、加熱段、均熱段、緩冷段、快冷段、過時(shí)效段和終冷段內(nèi)，在帶鋼的周圍都均布設(shè)置有噴氣風(fēng)箱，所述噴氣風(fēng)箱的噴氣孔面向帶鋼噴保護(hù)氣實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼的換熱。

所述加熱段和均熱段中設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)和換熱室，帶鋼在爐膛中運(yùn)行；所述換熱室內(nèi)設(shè)置有輻射管，輻射管對(duì)保護(hù)氣加熱；由循環(huán)風(fēng)機(jī)將換熱室、噴氣風(fēng)箱和帶鋼周圍的保護(hù)氣串聯(lián)成為循環(huán)氣路；保護(hù)氣的運(yùn)動(dòng)路徑為換熱室->噴氣風(fēng)箱->帶鋼周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)->換熱室。

所述預(yù)熱段2和過時(shí)效段7各自配有循環(huán)風(fēng)機(jī)10和氣氣換熱器13，循環(huán)風(fēng)機(jī)10帶動(dòng)保護(hù)氣循環(huán)，保護(hù)氣循環(huán)路徑為氣氣換熱器13->噴氣風(fēng)箱9->帶鋼1周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)10->氣氣換熱器13，所述氣氣換熱器13的換熱介質(zhì)進(jìn)口通過管路與輻射管11的排煙口連通，氣氣換熱器13的換熱介質(zhì)出口通過管路與廢氣排放管路14連通。

所述緩冷段、快冷段和終冷段各自配有氣水換熱器，氣水換熱器利用循環(huán)的冷卻水對(duì)循環(huán)氣路中的氣體進(jìn)行冷卻；冷卻后的保護(hù)氣經(jīng)噴氣風(fēng)箱后噴出冷氣流對(duì)帶鋼進(jìn)行噴射冷卻。

一種立式帶鋼噴氣熱處理方法，在帶鋼進(jìn)行熱處理的過程中順序經(jīng)過預(yù)熱段、加熱段、均熱段、緩冷段、快冷段、過時(shí)效段和終冷段，在熱處理過程中使帶鋼始終僅與保護(hù)氣進(jìn)行直接熱交換；在加熱段和均熱段中，用輻射管加熱保護(hù)氣，再用加熱后的混合保護(hù)氣噴向帶鋼的表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼的加熱，輻射管排放的煙氣的余熱通過氣氣換熱器與保護(hù)氣換熱后用于預(yù)熱段和過時(shí)效段的加熱；緩冷段、快冷段和終冷段內(nèi)的保護(hù)氣通過氣水換熱器利用循環(huán)的冷卻水冷卻后對(duì)帶鋼進(jìn)行冷卻。

本發(fā)明立式帶鋼噴氣熱處理裝置及方法利用輻射管加熱混合保護(hù)氣后，再通過噴嘴將加熱后的混合保護(hù)氣噴吹到帶鋼表面實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼的加熱，由于氣體噴嘴相對(duì)于帶鋼尺寸要小得多，能夠合理布置噴嘴，保證熱保護(hù)氣能從噴嘴噴出后均勻地沖擊帶鋼表面，既能實(shí)現(xiàn)均勻的熱交換，又能避免黑度低的帶鋼對(duì)熱輻射吸收效率低的缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高品質(zhì)帶鋼的快速、均勻加熱；另外，用混合保護(hù)氣與輻射管排放的熱煙氣再換熱后用于預(yù)熱段和過時(shí)效段的加熱作業(yè)，既節(jié)約了能源，又避免了帶鋼在預(yù)熱段的表面氧化和污物堆積，提高了帶鋼的質(zhì)量；

此外，在本發(fā)明中，緩冷段、快冷段、終冷段中采用噴氣冷卻，冷卻介質(zhì)是氮?dú)浠旌媳Ｗo(hù)氣氛。在緩冷段和終冷段，由于冷卻速度要求不高，噴氣冷卻能很經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)工藝要求，在快冷段，采用高速噴氣冷卻的換熱系數(shù)能達(dá)到800W/m².K，冷卻速度也可實(shí)現(xiàn)100℃/s（1mm厚鋼板），從工藝的角度已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)高強(qiáng)鋼等產(chǎn)品的需要，并能避免水冷對(duì)板形質(zhì)量的影響；

總的來說，本立式帶鋼噴氣熱處理裝置及方法使帶鋼始終處于混合保護(hù)氣氛中，并充分利用了輻射管的煙氣余熱，在保證帶鋼表面質(zhì)量情況下實(shí)現(xiàn)快速、均勻高效地加熱和冷卻帶鋼，節(jié)能減排，減少爐子長(zhǎng)度，在連續(xù)退火以及熱鍍鋅機(jī)組都有廣闊的推廣前景。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的典型連續(xù)熱處理爐示意圖；

圖2為本發(fā)明立式帶鋼噴氣熱處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明立式帶鋼噴氣熱處理裝置介質(zhì)工藝流程示意圖；

圖4為本發(fā)明中加熱段和均熱段的保護(hù)氣循環(huán)示意圖；

圖5為本發(fā)明中預(yù)熱段和過時(shí)效段的保護(hù)氣循環(huán)示意圖；

圖6為本發(fā)明中緩冷段、快冷段和終冷段的保護(hù)氣循環(huán)示意圖。

圖中：1帶鋼、2預(yù)熱段、3加熱段、4均熱段、5緩冷段、6快冷段、7過時(shí)效段、8終冷段、9噴氣風(fēng)箱、10循環(huán)風(fēng)機(jī)、11輻射管、12高溫?zé)煔庵Ч堋?3氣氣換熱器、14廢氣排放管路、15流量調(diào)節(jié)閥、16氣水換熱器、17爐體、18換熱室、19爐膛、20排煙閥、21冷風(fēng)支路、22煙囪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例1

如圖2、3所示，一種立式帶鋼噴氣熱處理裝置，爐體17內(nèi)按帶鋼1運(yùn)行方向順次布置預(yù)熱段2、加熱段3、均熱段4、緩冷段5、快冷段6、過時(shí)效段7和終冷段8，所述預(yù)熱段2、加熱段3、均熱段4、緩冷段5、快冷段6、過時(shí)效段7和終冷段8，均充滿保護(hù)氣，帶鋼1僅與保護(hù)氣進(jìn)行直接熱交換，相鄰兩段之間的保護(hù)氣用氣密裝置隔絕；在本發(fā)明中，所述的保護(hù)氣為N₂和H₂的混合保護(hù)氣。

本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣對(duì)帶鋼1的換熱的方式為，所述的預(yù)熱段2、加熱段3、均熱段4、緩冷段5、快冷段6、過時(shí)效段7和終冷段8內(nèi)，在帶鋼1的周圍都均布設(shè)置有噴氣風(fēng)箱9，所述噴氣風(fēng)箱9的噴氣孔面向帶鋼1噴保護(hù)氣實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼1的換熱。

本發(fā)明實(shí)施例中的熱處理采用的是輻射管加熱的方式，如圖4所示，所述加熱段3和均熱段4中設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)10和換熱室18，帶鋼1在爐膛19中運(yùn)行；所述換熱室18內(nèi)設(shè)置有輻射管11，輻射管11對(duì)保護(hù)氣加熱；由循環(huán)風(fēng)機(jī)10將換熱室18、噴氣風(fēng)箱9和帶鋼1周圍的保護(hù)氣串聯(lián)成為循環(huán)氣路；保護(hù)氣的運(yùn)動(dòng)路徑為換熱室18->噴氣風(fēng)箱9->帶鋼1周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)10->換熱室18。

由于噴氣風(fēng)箱9上的氣體噴嘴相對(duì)于帶鋼1的尺寸要小得多，因此能夠合理布置噴嘴，保證換熱氣流能夠均勻的沖擊帶鋼表面，完成熱交換；另一方面，對(duì)于加熱段3、均熱段4內(nèi)的氣流加熱而言，沖擊對(duì)流換熱的效率不受帶鋼1表面性質(zhì)影響；單純使用輻射管11直接對(duì)帶鋼1輻射加熱的方式，輻射換熱會(huì)受到輻射管大小限制，不可能均勻加熱帶鋼，此外輻射換熱強(qiáng)度與帶鋼1表面黑度成正比，越是光亮退火、少氧化退火中，鋼帶1表面黑度就越低，因此在高品質(zhì)帶鋼熱處理時(shí)，輻射加熱的方式熱效率很低；而本發(fā)明中，利用噴氣加熱不但能夠均勻加熱帶鋼，還能提高加熱速度和加熱效率。

對(duì)于沒有配備直接加熱設(shè)備的預(yù)熱段和過時(shí)效段，如圖5所示，采用利用輻射管11排放出的煙氣的余熱實(shí)現(xiàn)加熱的目的，所述預(yù)熱段2和過時(shí)效段7各自配有循環(huán)風(fēng)機(jī)10和氣氣換熱器13，預(yù)熱段2和過時(shí)效段7同樣在帶鋼1的周圍都均布設(shè)置有噴氣風(fēng)箱9，帶鋼1穿過爐膛19時(shí)由噴氣風(fēng)箱9噴吹加熱；氣氣換熱器13的換熱介質(zhì)進(jìn)口通過高溫?zé)煔夤苈放c輻射管11的排煙口連通，氣氣換熱器13的換熱介質(zhì)出口通過管路與廢氣排放管路14連通；循環(huán)風(fēng)機(jī)10帶動(dòng)保護(hù)氣循環(huán)流動(dòng)通過氣氣換熱器13換熱加熱，保護(hù)氣的流動(dòng)路徑為：噴氣風(fēng)箱9->帶鋼1周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)10->氣氣換熱器13->噴氣風(fēng)箱9。

另外，在本實(shí)施例中，所述預(yù)熱段2和過時(shí)效段7的煙氣排出匯總管上都設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥15，流量調(diào)節(jié)閥15的作用分別為根據(jù)預(yù)熱段2和過時(shí)效段7的工藝和溫度需要進(jìn)行控制輻射管11排放出的高溫?zé)釤煔獾姆峙淞飨颍?/p>

本發(fā)明中的冷卻采用對(duì)保護(hù)氣水冷換熱的方式，如圖6所示，所述緩冷段5、快冷段6和終冷段8內(nèi)設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)10，緩冷段5、快冷段6和終冷段8內(nèi)同樣在帶鋼1的周圍都均布設(shè)置有噴氣風(fēng)箱9，帶鋼1穿過爐膛19時(shí)由噴氣風(fēng)箱9噴吹冷卻；緩冷段5、快冷段6和終冷段8各自配置有氣水換熱器16，氣水換熱器16用循環(huán)冷卻水作為冷源，循環(huán)風(fēng)機(jī)10帶動(dòng)保護(hù)氣循環(huán)流動(dòng)通過氣水換熱器16換熱冷卻，保護(hù)氣的流動(dòng)路徑為：噴氣風(fēng)箱9->帶鋼1周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)10->氣水換熱器16->噴氣風(fēng)箱9；

此外，所述的廢氣排放管路14由經(jīng)高溫?zé)煔庵Ч?2與高溫?zé)煔饪偣苓B通到輻射管11的排煙口，所述高溫?zé)煔庵Ч?2上設(shè)置有排煙閥20，高溫?zé)煔饪偣芰硗膺€有兩路連接到氣氣換熱器13換熱介質(zhì)進(jìn)口的支管路，高溫?zé)煔獾姆峙溆膳艧熼y20配合流量調(diào)節(jié)閥15進(jìn)行控制；廢氣排放管路14上并聯(lián)有冷風(fēng)支路21，冷風(fēng)支路21用來給排出的煙氣摻冷風(fēng)，控制煙氣排放溫度，廢氣排放管路14通過排放風(fēng)機(jī)連通到煙囪22最終將廢氣排放。

一種立式帶鋼噴氣熱處理方法，在帶鋼1進(jìn)行熱處理的過程中順序經(jīng)過預(yù)熱段2、加熱段3、均熱段4、緩冷段5、快冷段6、過時(shí)效段7和終冷段8，在熱處理過程中使帶鋼始終僅與保護(hù)氣進(jìn)行直接熱交換；在加熱段3和均熱段4中，用輻射管11加熱保護(hù)氣，再用加熱后的混合保護(hù)氣噴向帶鋼1的表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼1的加熱，輻射管11排放煙氣的余熱通過氣氣換熱器與保護(hù)氣換熱后用于預(yù)熱段2和過時(shí)效段7的加熱；緩冷段5、快冷段6和終冷段8內(nèi)的保護(hù)氣通過氣水換熱器16利用循環(huán)的冷卻水冷卻后對(duì)帶鋼1進(jìn)行冷卻。

氣氣換熱器介質(zhì)工藝流程：所述預(yù)熱段和過時(shí)效段內(nèi)設(shè)有換熱室，氣氣換熱器置于換熱室內(nèi)；保護(hù)氣加熱帶鋼后由循環(huán)風(fēng)機(jī)引出到換熱室，在這里通過氣氣換熱器和來自所述加熱段和均熱段的輻射管的燃燒后高溫?zé)煔鈸Q熱后經(jīng)噴氣風(fēng)箱噴出，利用噴氣風(fēng)箱噴出的熱氣流對(duì)帶鋼沖擊加熱。來自所述加熱段和均熱段的輻射管的燃燒后高溫?zé)煔鈴妮椛涔艹鰜砗髤R總到高溫?zé)煔饪偣埽缓笤俜譃橹吠ǖ剿鲱A(yù)熱段和過時(shí)效段內(nèi)的氣氣換熱器的熱煙氣入口，流過氣氣換熱器的換熱管內(nèi)部與換熱管外部的循環(huán)保護(hù)氣換熱后從氣氣換熱器的冷煙氣出口排出，最后通過廢氣排放管路和煙囪排出。

煙氣流程：輻射管的排煙口->高溫?zé)煔饪偣?>氣氣換熱器熱煙氣入口->氣氣換熱器的換熱管內(nèi)部->氣氣換熱器的冷煙氣出口->廢氣排放管路和煙囪；

保護(hù)氣流程：換熱室->噴氣風(fēng)箱->帶鋼周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)->換熱室；

所述緩冷段、快冷段和終冷段內(nèi)的氣水換熱器采用循環(huán)冷卻水作為冷源，對(duì)爐膛內(nèi)的保護(hù)氣進(jìn)行循環(huán)冷卻，以降低帶鋼的溫度。

氣水換熱器介質(zhì)工藝流程：所述緩冷段、快冷段和終冷段內(nèi)設(shè)有換熱室，氣水換熱器置于換熱室內(nèi)；保護(hù)氣冷卻帶鋼后由循環(huán)風(fēng)機(jī)引出到換熱室，在這里通過氣水換熱器和循環(huán)冷卻水換熱后經(jīng)噴氣風(fēng)箱噴出，利用噴氣風(fēng)箱噴出的冷氣流對(duì)帶鋼沖擊冷卻。來自冷卻水總管的冷卻水分別通到所述緩冷段、快冷段和終冷段的氣水換熱器的冷循環(huán)水水入口，流過氣水換熱器的水管內(nèi)部與水管外部的循環(huán)保護(hù)氣換熱后從氣水換熱器的熱冷卻水出口排出，最后匯總通向循環(huán)水回水管。

冷卻水流程：冷卻水總管->氣水換熱器的冷循環(huán)水入口->氣水換熱器水管內(nèi)部->氣水換熱器的熱循環(huán)水出口->循環(huán)水回水管；

保護(hù)氣流程：換熱室->噴氣風(fēng)箱->帶鋼周圍的保護(hù)氣->循環(huán)風(fēng)機(jī)->換熱室。